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Magnons for quantum information

研究課題

研究課題/領域番号 21K13847
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分13010:数理物理および物性基礎関連
研究機関東北大学

研究代表者

ELYASI MEHRDAD  東北大学, 材料科学高等研究所, 助教 (30840326)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2023年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2022年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2021年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワードMagnon nonlinearities / Quantum coherence / Stochastic switching / Magnons / Nonlinearity / Quantum information / Heterostructures / Parametric excitation
研究開始時の研究の概要

I will theoretically pursue different aspects of spin waves useful for quantum information. I will invoke the unique dispersion of spin waves and the inherent nonlinearities for proposals to unearth resources such as entanglement, and design hybrid systems for implementation of those resources for quantum information processing and communication.

研究実績の概要

The review process for the experimental paper on persistent coherence of magnetization dynamics due to nonlinear interaction, with theory provided by the PI was completed, and the paper was published in Nature Materials. The PI conducted a purely theoretical work on the same topic, and showed that the same mechanism applies to quantum coherence and also delineated the role of magnon spectrum on this phenomenon.
The experimental-theoretical paper on the role of spin wave interactions on stochastic switching of magnetization went under review, and the PI addressed the major comments concerning theories. The paper is still under review. The PI also started preparation of a purely theoretical paper on this topic, which is to be submitted shortly.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

The major collaboration works that started 2-3 years ago on magnon nonlinearity in the context and towards quantum information, were concluded and close to conclusion by being published in high impact journals.
Progress of purely theoretical projects with very new point of view were rather impacted by finalizing the ongoing projects on the theoretical-experimental collaboration works.

今後の研究の推進方策

The theoretical paper on the effect of nonlinear magnon interactions of the stochastic magnetization switching will be submitted to phys. rev. series.

The PI started a collaboration with National University of Singapore, for theoretically explaining the experimental demonstration of deterministic switching of out-of-plane magnetization due to the torque exerted by magnons transported through antiferromagnets, induced by a current induced out-of-plane polarization. The PI plans to prepare a purely theoretical work on nonlinear magnon toques.

The PI will push forward the theoretical work on quantum measurement of magnon fluctuations in spintronics heterostructures.

報告書

(3件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (17件)

すべて 2024 2023 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 6件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 5件、 招待講演 7件)

  • [国際共同研究] Delft University of Technology(オランダ)

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [国際共同研究] National University of Singapore(シンガポール)

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Delft University of Technology(オランダ)

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Delft University of Technology(オランダ)

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Persistent magnetic coherence in magnets2024

    • 著者名/発表者名
      T. Makiuchi, T. Hioki, H. Shimizu, K. Hoshi, M. Elyasi, K. Yamamoto, N. Yokoi, A. A. Serga, B. Hillebrands, G. E. W. Bauer & E. Saitoh
    • 雑誌名

      Nature Materials

      巻: 23 号: 5 ページ: 627-632

    • DOI

      10.1038/s41563-024-01798-z

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Soft magnons in anisotropic ferromagnets2023

    • 著者名/発表者名
      G. E. W. Bauer, P. Tang, M. Elyasi, Y. M. Blanter, and B. J. van Wees
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 108 号: 6 ページ: 064431-064431

    • DOI

      10.1103/physrevb.108.064431

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Broadband microwave detection using electron spins in a hybrid diamond-magnet sensor chip2023

    • 著者名/発表者名
      Carmiggelt Joris J.、Bertelli Iacopo、Mulder Roland W.、Teepe Annick、Elyasi Mehrdad、Simon Brecht G.、Bauer Gerrit E. W.、Blanter Yaroslav M.、van der Sar Toeno
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 14 号: 1 ページ: 490-490

    • DOI

      10.1038/s41467-023-36146-3

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Nonlocal Detection of Interlayer Three-Magnon Coupling2023

    • 著者名/発表者名
      Sheng Lutong、Elyasi Mehrdad、Chen Jilei、He Wenqing、Wang Yizhan、Wang Hanchen、Feng Hongmei、Zhang Yu、Medlej Israa、Liu Song、Jiang Wanjun、Han Xiufeng、Yu Dapeng、Ansermet Jean-Philippe、Bauer Gerrit E.?W.、Yu Haiming
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 130 号: 4 ページ: 046701-046701

    • DOI

      10.1103/physrevlett.130.046701

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Nonlinear Magnon Polaritons2023

    • 著者名/発表者名
      Lee Oscar、Yamamoto Kei、Umeda Maki、Zollitsch Christoph W.、Elyasi Mehrdad、Kikkawa Takashi、Saitoh Eiji、Bauer Gerrit E. W.、Kurebayashi Hidekazu
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 130 号: 4 ページ: 046703-046703

    • DOI

      10.1103/physrevlett.130.046703

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Stochasticity of the magnon parametron2022

    • 著者名/発表者名
      Elyasi M, Saitoh E, Bauer GEW.
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 105 号: 5 ページ: 054403-054403

    • DOI

      10.1103/physrevb.105.054403

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Many-body magnonic open quantum systems2023

    • 著者名/発表者名
      Mehrdad Elyasi
    • 学会等名
      Magnonics, Paris, France
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Many-body magnonic open quantum systems2023

    • 著者名/発表者名
      Mehrdad Elyasi
    • 学会等名
      Spin Caloritronics XII, Tsukuba, Japan
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Many-body magnonic open quantum systems2023

    • 著者名/発表者名
      Mehrdad Elyasi
    • 学会等名
      Intermag, Sendai, Japan
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Magnonic many-body open quantum systems2023

    • 著者名/発表者名
      Mehrdad Elyasi
    • 学会等名
      Department talk, ECE, NUS, Singapore
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Magnonic many-body open quantum systems2023

    • 著者名/発表者名
      Mehrdad Elyasi
    • 学会等名
      Spin Asia, Chiang Mai, Thailand
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Nonlocal detection of interlayer three magnon coupling2022

    • 著者名/発表者名
      Mehrdad Elyasi
    • 学会等名
      Spin Cavitronics IV, Erlangen, Germany, Dec. 7-9 (2022).
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Theory of the magnon parametron2021

    • 著者名/発表者名
      Mehrdad Elyasi
    • 学会等名
      The 5th Symposium for The Core Research Clusters for Materials Science and Spintronics, , Oct. 25-28 (2021).
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2024-12-25  

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