論文の概要: Dominant spin-spin relaxation mechanism at clock transition of the $Ho_{x}Y_{1-x}W_{10}$ complex at different concentrations

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.10917v1
• Date: Mon, 13 Oct 2025 02:29:16 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-14 18:06:30.152632
• Title: Dominant spin-spin relaxation mechanism at clock transition of the $Ho_{x}Y_{1-x}W_{10}$ complex at different concentrations
• Title（参考訳）: 異なる濃度におけるHo_{x}Y_{1-x}W_{10}$錯体の時計遷移における支配スピン緩和機構
• Authors: Xiao Chen, Haechan Park, Silas Hoffman, Shuanglong Liu, Hai-Ping Cheng,
• Abstract要約: 時計転移時のスピン量子ビットは、周囲の核スピンに対して顕著な非感受性を示す。 最近の実験で、デコヒーレンス時間とスピン量子ビットの密度の相関が明らかになった。 スピン量子ビットの密度を最適化することにより、コヒーレンス特性を高め、量子デバイスの性能向上の道を開くことができる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.857425958259352
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
• Abstract: Spin decoherence poses a significant challenge in molecular magnets, with the nuclear spin bath serving as a prominent source. Intriguingly, spin qubits at the clock transition exhibit remarkable insensitivity to the surrounding nuclear spins. Recent experimental studies have unveiled a correlation between the decoherence time and the density of spin qubits, prompting our investigation into the contribution of the qubit bath to spin decoherence. In this paper, we present a comprehensive theoretical analysis of a few S=1 spin qubits, focusing on their interaction at the clock transition. Employing the exact diagonalization and the cluster correlation expansion (CCE) method, we simulate the dynamics of spin decoherence while varying the density of the qubit bath. To ensure the realism of our simulations, we incorporate structural and energetic parameters derived from previous studies on the HoW10 crystal. Our findings indicate that when the energy mismatch between the energy splittings of two qubits exceeds their interaction strength, they can become effectively insensitive to each other, offering an explanation for the absence of observed changes in the T2 time during experiments with lower qubit densities. Understanding the role of qubit bath density in spin decoherence at the clock transition not only advances our knowledge of decoherence mechanisms but also provides insights for the development of strategies to protect coherence in molecular magnets and other quantum systems. By optimizing the density of spin qubits, we can enhance the coherence properties and pave the way for improved performance of quantum devices. Overall, this study offers valuable insights into the relationship between qubit bath density and spin decoherence at the clock transition, contributing to the broader understanding and control of quantum systems in molecular magnets.
• Abstract（参考訳）: スピン脱コヒーレンス(英語版)は、核スピン浴が顕著な源となるため、分子磁石において重要な課題となる。 興味深いことに、時計転移時のスピン量子ビットは、周囲の核スピンに対して顕著な非感受性を示す。 近年の研究では, 脱コヒーレンス時間とスピン量子ビット密度の相関が明らかとなり, スピン脱コヒーレンスに対するクビット浴の寄与について検討した。 本稿では,数個のS=1スピン量子ビットの包括的理論的解析を行い,クロック遷移における相互作用に着目した。 正確な対角化とクラスタ相関展開(CCE)法を用いて, クビット浴の密度を変化させながらスピンデコヒーレンスのダイナミクスをシミュレートする。 シミュレーションの現実性を確保するため,HoW10結晶に関するこれまでの研究から得られた構造的およびエネルギー的パラメータを取り入れた。 その結果, 2量子ビットのエネルギー分割間のエネルギーミスマッチが相互作用強度を超えると, 互いに効果的に敏感になり, 低量子ビット密度実験におけるT2時間変化の欠如を説明できることがわかった。 時計遷移におけるスピンデコヒーレンスにおけるクビットバス密度の役割を理解することは、デコヒーレンス機構の知識を前進させるだけでなく、分子磁石やその他の量子系におけるコヒーレンスを保護するための戦略開発のための洞察を与える。 スピン量子ビットの密度を最適化することにより、コヒーレンス特性を高め、量子デバイスの性能向上の道を開くことができる。 全体として、この研究は、量子ビットバス密度と時計遷移におけるスピンデコヒーレンスとの関係に関する貴重な洞察を与え、分子磁石における量子系のより広範な理解と制御に寄与する。

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