spinikomponenttien

Spinikomponentit viittaavat kvanttimekaniikassa spinin x-, y- ja z-komponentteihin, joita merkitään Sx, Sy ja Sz. Spin on hiukkasen sisäinen angular momentum, jonka komponentteja ei voi määrittää samaan aikaan täsmällisesti, koska ne ovat toisistaan epäyhtälöissä. Komponentit muodostavat Lie-algebraan kuuluvat liitännäiskomponentit, joilla on commutointit [Sx, Sy] = iħ Sz ja vastaavat kiertojen kolmiot. Näin ollen mittaamalla yhtä komponenttia järjestelmä ei asetu valmiiksi toisen suhteen.

Esimerkkinä spin-1/2 -järjestelmässä Sz:n eigentilat ovat |↑z> ja |↓z>, joilla on eigenarvot ±ħ/2. Muiden komponenttien mittaukset kuvaillaan Pauli-matriiseilla {σx, σy, σz}, joista Sx = (ħ/2)σx, Sy = (ħ/2)σy ja Sz = (ħ/2)σz. Bloch-sfääri esittää spin-1/2 -tilat pisteinä yksikköshellä, jossa komponenttien projektioita vastaavat tilan suunta.

Ei-commuting ominaisuuden vuoksi spinin komponentteja voidaan kuvata sekä tila- että mittausulottuvuudesta: odotusarvot <ψ|Sx|ψ>, <ψ|Sy|ψ> ja <ψ|Sz|ψ> määrittelevät tilan suunnan, mutta suurempia kuin yksi komponentti ei voi olla tarkasti määritelty samalla hetkellä. Tämä periaate johtaa epätarkkuusrajoihin ja heijastuu monin tavoin.

Sinnikomponenttien käsite on keskeinen sekä kvanttitietojenkäsittelyssä että spintronicsissa. Kvanttiprotokollissa ja qubitoissa spin-1/2 -komponenttien hallinta ja mittaus ovat keskeisiä, kun taas spintronicsissa käsitellään elektronin spinnin orientaatiota ja sen johtamisen vaikutuksia materiaaleissa sekä mittauksissa kuten magnetoresistanssissa ja Hanle-tilanteissa. Spinikomponenttien ymmärrys yhdistää taustateorian ja kokeellisen mittauksen käytännöt.