論文の概要: Dzyaloshinskii-Moriya interaction as a coherence diagnostic for chirality-induced spin selectivity

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.06008v1
• Date: Thu, 07 May 2026 11:01:36 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-05-08 22:27:11.711554
• Title: Dzyaloshinskii-Moriya interaction as a coherence diagnostic for chirality-induced spin selectivity
• Title（参考訳）: キラリティによるスピン選択性のコヒーレンス診断としてのジアロシンスキー-モリヤ相互作用
• Authors: Vishvendra S. Poonia,
• Abstract要約: 2つのシナリオは、キラル分子ブリッジによって媒介される超交換相互作用における鋭い対称性の基準によって区別可能であることを示す。 我々は, 閉形角, エナンチオマー, 感度シグネチャを導出し, 臨界コヒーレント回転角が電流輸送推定値より2桁下にあることを示す。 提案手法は、長期にわたる輸送論争を量子振幅分解能を持つ二進スピン量子ビット実験に変換する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Whether chirality-induced spin selectivity (CISS) reflects coherent SU(2) spin rotation or incoherent spin-dependent filtering is a central unresolved question in molecular spintronics, with implications ranging from asymmetric chemistry to quantum information. We show that these two scenarios are distinguishable by a sharp symmetry criterion on the superexchange interaction mediated by a chiral molecular bridge. Coherent CISS, implemented as a unitary spin rotation of the tunneling electron, generates a giant Dzyaloshinskii-Moriya (DM) interaction with ratio |D|/JH up to 3, which is two orders of magnitude beyond intrinsic Rashba spin-orbit coupling in Si/SiGe. Incoherent CISS, represented by any Hermitian (non-unitary but spin-diagonal) tunneling matrix, produces D = 0 identically; we prove this as a structural theorem, reinforced by a Lindblad argument that dissipative spin filtering cannot modify virtual-tunneling-mediated superexchange. The DM interaction thus serves as a coherence order parameter, nonzero only when quantum amplitudes for opposite-spin transmission maintain a fixed relative phase. We derive closed-form angular, enantiomeric, and sensitivity signatures and show that the critical coherent rotation angle lies two orders of magnitude below current transport-inferred values and is accessible to existing 10 kHz exchange spectroscopy in gate-defined quantum dots. Five candidate molecules are predicted to exceed this threshold by one to two orders of magnitude even in a conservative interface-amplification scenario. The proposed measurement converts a long-standing transport controversy into a binary spin-qubit experiment with quantum-amplitude resolution.
• Abstract（参考訳）: キラリティ誘起スピン選択性(CISS)は、コヒーレントSU(2)スピン回転を反映するか、あるいは非コヒーレントスピン依存フィルタリングは、非対称化学から量子情報まで、分子スピントロニクスにおいて中心的な未解決問題である。 これらの2つのシナリオは、キラル分子ブリッジによって媒介される超交換相互作用における鋭い対称性の基準によって区別可能であることを示す。 トンネル電子のユニタリスピン回転として実装されたコヒーレントCISSは、Si/SiGeの固有のRashbaスピン軌道結合を超える2桁の比 |D|/JH との巨大ジアロシンスキー-モリヤ相互作用を生成する。 任意のエルミート(単位でないがスピン対角)トンネル行列で表される非コヒーレント CISS は、D = 0 を同一に生成する。 したがって、DM相互作用はコヒーレンス秩序パラメータとして機能し、非スピン伝送のための量子振幅が一定の相対位相を維持する場合にのみ非ゼロとなる。 我々は, 閉形角, エナンチオマー, 感度シグネチャを導出し, 臨界コヒーレント回転角が現在の輸送推論値より2桁下にあり, ゲート定義量子ドットにおける既存の10kHz交換分光法に到達可能であることを示す。 5つの候補分子がこのしきい値を超えると予測されている。 提案手法は、長期にわたる輸送論争を量子振幅分解能を持つ二進スピン量子ビット実験に変換する。

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