介观铁磁体中磁电阻的量子自旋退相干理论及其应用

量子退相干是决定量子效应能否在量子计算和输运中显现的关键机制，掌握退相干是设计和运行功能性量子器件的核心。在此，我们从开放量子系统的角度提出了磁电阻（MR）的量子自旋退相干理论。重要的是，即使自旋向上和自旋向下态具有相同的态密度，介观铁磁体中仍会出现磁振子MR、各向异性MR和Hanle MR，它们分别源于磁振子诱导的自旋翻转、自旋弛豫各向异性和巡游电子的Hanle自旋进动。该理论不仅预测了MR的磁场和温度依赖性（与自旋弛豫时间和自旋交换场相关），还得到了各向异性MR的通用余弦平方定律。此外，我们揭示了MR效应的多种行为，使得通过电学测量即可简单检测自旋交换耦合强度。我们的理论推进了对介观铁磁体中MR基础物理的理解，揭示了它如何实现对量子退相干（纳米科学与纳米技术中的决定性因素）的电学探测。