过渡态晶格模式与氢和氘在体心立方铌中绝热隧穿的失效
体心立方金属中的间隙氢和氘构成了典型的量子隧穿系统。由于铌中氢同位素隧穿与超导量子比特中缺陷导致的退相干之间存在关联,这类系统的相关性被重新激活,从而推动了预测性微观理论的发展。现有理论处理方式假设轻间隙原子与宿主晶格之间存在绝热分离,但对于氢同位素物种而言,这一假设的有效性尚未得到严格证实。本文研究表明,实验测量的O捕获的H和D在bcc Nb中的隧穿分裂值,只有在五维晶格重整化玻恩-奥本海默框架内才能被定量重现。该方法将三种间隙模式和两种精心挑选的晶格模式(包括一个过渡态模式)置于同等的量子地位。通过在同一形式体系内重新构建嵌套的玻恩-奥本海默层级,并以现代第一性原理势能面为基准,该工作证明,轻粒子与晶格动力学的绝热分离仅在正μ子质量极限下成立。相比之下,H和D的隧穿本质上是一个由非简谐晶格耦合介导的集体非绝热过程。最后,该团队表明,绝热性失效可以通过基于少量固定晶格构型下基态轻粒子能量的简单能量估计来预测,这为评估其他系统中绝热隧穿理论的有效性提供了一个实用判据。

