論文の概要: From Approximate Floquet Engineering to Full Floquet Theory: Coherent Control of Chiral Spin Systems in Spintronics
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.27183v1
- Date: Thu, 25 Jun 2026 15:47:24 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-06-26 18:46:32.336708
- Title: From Approximate Floquet Engineering to Full Floquet Theory: Coherent Control of Chiral Spin Systems in Spintronics
- Title（参考訳）: 近似フロケット工学からフルフロケット理論へ:スピントロニクスにおけるキラルスピン系のコヒーレント制御
- Abstract要約: 時間周期駆動下での相互作用するスピンシステムのコヒーレント制御は、量子技術における中心的な課題である。
駆動結合電子スピンのダイナミクスをモデル化するためのフルフロケ空間形式の適用性を示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
- Abstract: Coherent control of interacting spin systems under time-periodic driving is a central challenge in spin-based quantum technologies. Here we demonstrate the applicability of a full Floquet-space formalism, adapted from Nuclear Magnetic Resonance (NMR) methodologies, to model the dynamics of driven coupled electron spins in the presence of a static magnetic field B0 and a transverse oscillating field B1. The framework explicitly includes isotropic exchange coupling J and the chiral Dzyaloshinskii-Moriya antisymmetric exchange interaction (DMI), and its numerical convergence is systematically validated with respect to Fourier-space truncation. In the non-interacting limit, the expected driven-spin dynamics is recovered, with the oscillation periodicity governed by B1. Exchange coupling alone does not modify the collective spin expectation values under the chosen initial condition, consistent with symmetry considerations. In contrast, increasing DMI generates a finite expectation value of Sy, suppresses the expectation value of Sz, and produces tilted, elliptical Bloch-sphere trajectories, reflecting the emergence of chiral spin-spin correlations. These effects are pronounced for open boundary conditions, while remaining nearly negligible in the periodic boundary case. When exchange coupling and DMI coexist, the dynamics becomes strongly perturbed and multi-frequency in nature. Together, these results demonstrate that full Floquet-space modeling provides a robust and predictive framework for analyzing and engineering coherent dynamics in driven interacting spin systems beyond simple coherent-rotation regimes.
- Abstract（参考訳）: 時間周期駆動下での相互作用するスピン系のコヒーレント制御はスピンベースの量子技術において中心的な課題である。
ここでは、静磁場B0と横振動場B1の存在下での駆動結合電子スピンのダイナミクスをモデル化するために、核磁気共鳴(NMR)法を応用したフルフロケット空間形式の適用性を示す。
このフレームワークは、等方交換結合 J とキラルジアルシンスキー-モリヤ反対称交換相互作用 (DMI) を明示的に含み、その数値収束はフーリエ空間の切り離しに関して体系的に検証される。
非相互作用限界では、B1が支配する振動周期性により、期待される駆動スピンダイナミクスが回復される。
交換結合だけでは、選択された初期条件の下での集合スピン期待値を対称性の考慮に従って変更しない。
対照的に、DMIの増加はSyの有限期待値を生成し、Szの期待値を抑制し、傾斜した楕円形のブロッホ球軌道を生成し、キラルスピンスピン相関の出現を反映している。
これらの効果は開境界条件に対して発音されるが、周期境界の場合はほとんど無視できない。
交換結合とDMIが共存すると、力学は自然界において強く摂動し、多周波となる。
これらの結果は、フルフロケット空間モデリングが、単純なコヒーレント回転則を超えた駆動的相互作用スピン系におけるコヒーレントダイナミクスの解析と工学のための堅牢で予測的なフレームワークを提供することを示した。
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