由基底介导的高阶自旋相互作用

自上世纪五十年代的开创性研究之际，人们已知非相互作用电子浴可介导局部自旋（如核自旋或磁性杂质）之间相互作用。近期同时控制多量子比特阵列的努力依赖于在含有能够中介有效相互作用的电子环境中定义量子点。因此，分析含有超过两个杂质的系统在扰动理论更高阶的意义是值得的。本文推导并讨论了四个杂质在杂质与基底之间耦合的第四阶由导电电子介导的有效自旋相互作用，这种有效相互作用类似于环交换——即 Hubbard 模型的扰动处理中出现的四自旋耦合。尽管这是一种高阶效应，却能显著影响磁性有序。我们表明，作为杂质自旋的有效相互作用，环交换也可能与更熟悉的两自旋相互作用竞争。