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

• 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

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。

Objective this study の は the も 単 pure quantum キ な ュ ー ビ ッ ト で あ る S = 1/2 の 単 a ス ピ ン を with い て, quantum ト ン ネ ル unseen fruit を magnetic field suppression し, electronic ス ピ ン の quantum ト ン ネ リ ン グ に お け る nuclear ス ピ ン の "を cut Ming ら か に す る matter に あ る. This year は, nuclear ス ピ ン の partial pole を ラ ジ で オ wave suppression し た occasions の ト ン ネ ル probabilistic の variations change の 検 certificate, ト ン ネ ル ギ ャ ッ プ が small さ な high ス ピ ン Mn compounds に お け る not break hot migration の 検 certificate, state S = 1/2 basal を も つ V15 ス ピ ン ク ラ ス タ ー の ト ン ネ ル ギ ャ ッ プ の directly と, nuclear ス ピ ン と の phase masato を Study た. Mn7 nuclear か ら な る wheel type molecular magnet に お い て は, magnetic field sweep speed を 10 ^ 4 t/s field に す る と magnetization の inverse planning rate low が す る phenomenon が see い だ さ れ た. The field of non-thermal transfer に reaches た とを とを and する. で そ の party, such as quantum vibration は 観 measuring さ れ ず, デ コ ヒ ー レ ン ス が strong い こ と が.at し た. Mn イ オ ン は compare big き な nuclear ス ピ ン を も つ こ と か ら, nuclear ス ピ ン の ゆ ら ぎ に よ る low-frequency の ノ イ ズ が こ れ に send し て い る と exam え ら れ る. One party ガ ラ ス に ド ー プ し た Cu イ オ ン に masato し て は sweep, high-speed led field で inverse planning が 75% low degree に す る こ と が see い だ さ れ た. The <s:1> <s:1> accuracy rate スピ kernel スピ を を contains めたパリティが preservation すると examination える に expectation される value である. そ の side で sweep, intermediate の lead speed で は inverse planning が 1 に nearly く な り, sweep speed と inverse planning rate の masato wearing に non 単 tonal が い だ さ れ た が, こ の unknown reason は で あ る. Party, V15 に お い て は, ゼ ロ magnetic の ト ン ネ ル ギ ャ ッ プ の big き さ が こ れ ま で convicted っ て い な か っ た が, today back to ultra-low frequency ESR に よ り そ の big き さ を 30 mK determinated と し た. The large <s:1> さ さ スピ nucleus スピ スピ <e:1> is sent to が ignoring で な な す とを とを とを とを とを とを とを す す.

项目成果

Quantum tunne1ing in ultra-fast sweeping magnetic fields

超快扫描磁场中的量子隧道

• 发表时间: 2007
• 作者: 城谷和代;横山祐典;松崎浩之;Eugenio E. Veloso;横山祐典;Koizumi S;Kajiyoshi K;H.Nojiri;野尻浩之;野尻浩之
• 通讯作者: 野尻浩之

Direct estimation of zero-field energy gap in the nano-scale single molecular magnet V15

纳米级单分子磁体V15中零场能隙的直接估计

• DOI: 10.1016/j.jmmm.2006.10.313
• 发表时间: 2007
• 期刊: Journal of Magnetism and Magnetic Materials
• 影响因子: 2.7
• 作者: Koichi Kajiyoshi;T. Kambe;M. Mino;H. Nojiri;P. Kögerler;M. Luban
• 通讯作者: M. Luban

A wheel-shaped single-molecule magnet of [(Mn_3Mn_4III)-Mn-II]: Quantum tunneling of magnetization under static and pulse magnetic fields

[(Mn_3Mn_4III)-Mn-II]轮状单分子磁体：静态和脉冲磁场下磁化的量子隧道效应

• 发表时间: 2007
• 期刊: CHEMISTRY-A EUROPEAN JOURNAL 13
• 作者: 城谷和代;横山祐典;松崎浩之;Eugenio E. Veloso;横山祐典;Koizumi S
• 通讯作者: Koizumi S

Manipulation of the quantum tunneling of nanomagnets by using time-dependent high magnetic fields

• DOI: 10.1016/j.jmmm.2006.10.616
• 发表时间: 2007-03
• 期刊: Journal of Magnetism and Magnetic Materials
• 影响因子: 2.7
• 作者: H. Nojiri;Kwang-Yong Choi;N. Kitamura

Quantum and classical ground state in molecular magnets

分子磁体中的量子和经典基态

• 发表时间: 2007
• 作者: 城谷和代;横山祐典;松崎浩之;Eugenio E. Veloso;横山祐典;Koizumi S;Kajiyoshi K;H.Nojiri;野尻浩之
• 通讯作者: 野尻浩之