杂质掺杂离子晶体中混合自旋系统的量子磁性模拟

Peter A. Ivanov; Ferdinand Schmidt-Kaler

doi:10.1088/1367-2630/13/12/125008

杂质掺杂离子晶体中混合自旋系统的量子磁性模拟

量子物理 2015-05-28 v1 强关联电子

作者: Peter A. Ivanov , Ferdinand Schmidt-Kaler

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摘要

我们提出利用包含不同原子种类的冷离子线性晶体，来研究超越通常讨论的 $s=1/2$ 情形的自旋系统中的量子相变和阻挫效应。离子间的相互自旋-自旋相互作用可以通过塞曼效应，施加具有强梯度的振荡磁场来定制。此外，混合离子晶体中的集体振动模式可用于增强和改变自旋-自旋相互作用的强度，甚至将这些力从铁磁特性转换为反铁磁特性。我们考虑了在自旋为1/2的离子晶体中掺杂高磁矩自旋S=3离子时的有效自旋-自旋耦合行为。我们分析了基态相图，并发现了包含亚铁磁态在内的不同自旋序区域。在最简单的非平凡例子中，我们处理了一个线性的 $\{$ Ca $^+$ , Mn $^+$ , Ca $^+\}$ 晶体，其自旋为 $\{1/2,3,1/2\}$ 。为了展示当前最先进实验的可行性，我们讨论了如何利用离子晶体的集体斯特恩-盖拉赫效应和高分辨率光谱来探测量子相。在此，指示自旋-1/2离子（ $^{40}$ Ca $^+$ 种类）的状态依赖激光诱导荧光，也揭示了模拟自旋-3离子（ $^{50}$ Mn $^+$ ）的自旋状态，因为后者不具备适合光学激发和检测的能级。

关键词

量子磁性混合自旋系统离子晶体杂质掺杂自旋-自旋相互作用量子相变阻挫斯特恩-盖拉赫效应

引用

@article{arxiv.1105.0598,
  title  = {Simulation of Quantum Magnetism in Mixed Spin Systems with Impurity Doped Ion Crystal},
  author = {Peter A. Ivanov and Ferdinand Schmidt-Kaler},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1105.0598},
  year   = {2015}
}

备注

15 pages, 5 figures

杂质掺杂离子晶体中混合自旋系统的量子磁性模拟

摘要

关键词

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