核スピンによる量子トンネル制御

使用核自旋的量子隧道控制

基本信息

批准号：
18654058
负责人：
野尻浩之
金额：
$ 2.05万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18654058/
关键词：
量子トンネル量子計算コヒーレンス強磁場超低温

项目摘要

本研究の目的は最も単純な量子キュービットであるS=1/2の単一スピンを用いて、量子トンネル効果を磁場制御し、電子スピンの量子トンネリングにおける核スピンの役割を明らかにする事にある。本年度は、核スピンの偏極をラジオ波で制御した場合のトンネル確率の変化の検証、トンネルギャップが小さな高スピンMn化合物における非断熱遷移の検証、S=1/2基底状態をもつV15スピンクラスターのトンネルギャップの直接測定と、核スピンとの相関を研究した。Mn7核からなる車輪型分子磁石においては、磁場掃引速度を10^4T/s領域にすると磁化の反転率が低下する現象が見いだされた。これは非断熱遷移領域に達したことを示唆する。その一方で、量子振動等は観測されず、デコヒーレンスが強いことが判明した。Mnイオンは比較的大きな核スピンをもつことから、核スピンのゆらぎによる低周波のノイズがこれに寄与していると考えられる。一方ガラスにドープしたCuイオンに関しては、高速掃引領域で反転率が75%程度に低下することが見いだされた。この確率は核スピンを含めたパリティが保存すると考える時に期待される値である。その一方で、中間の掃引速度では反転率が1に近くなり、掃引速度と反転率の関係に非単調性が見いだされたが、この原因は不明である。一方、V15においては、ゼロ磁場のトンネルギャップの大きさがこれまで判っていなかったが、今回超低周波ESRによりその大きさを30 mK程度と決定した。この大きさは核スピンの寄与が無視できないことを示す。

这项研究的目的是使用最简单的量子量子s = 1/2单旋旋磁场来控制磁场的量子隧道效应，并阐明核自旋在电子旋转的量子隧道中的作用。今年，当核自旋的极化受到射频的偏振，通过透射率的验证，识别具有较小的隧道间隙的高旋转MN化合物中的非耐灭热过渡，直接测量S = 1/2接地状态的V15 Spink Rasters中的隧道间隙以及与核旋转相关的V15 Spink Rasters中的直接测量，我们研究了隧道概率的变化。在由MN7核组成的轮型分子磁体中，发现一种现象，其中磁场扫描速度设置为10^4T/s范围时，磁化反转速率降低。这表明已经达到了非绝热过渡区域。另一方面，未观察到量子振荡，发现腐蚀性很强。由于MN离子具有相对较大的核自旋，因此人们认为核自旋波动引起的低频噪声会导致这一点。另一方面，发现在高速扫地区域中，掺杂玻璃中掺杂的铜离子的反转速率下降到约75％。当您认为将保留包括核自旋在内的奇偶校验时，这种概率是预期价值。另一方面，以中间扫描速率以接近1个接近1，并且在扫描速率和反转率之间的关系中发现了非单调性，但原因尚不清楚。另一方面，直到现在，V15的零磁场的隧道间隙的大小才知道，但是这次，使用超低频率ESR确定大小约为30 mk。这种范围表明核自旋的贡献不可忽视。