Характерным отличием магнитных МКЯ от немагнитных является наличие фазы в амплитуде туннелирования, зависящей не только от магнитного поля, но и от спина частицы. В нулевом поле частицы с полуцелым спином имеют инстантонный фазовый сдвиг, приводящий к деструктивной интерференции амплитуд туннелирования, что согласуется с теоремой Крамерса о сохранении вырождения уровней для состояний с полуцелым спином.
При учете фазы инстантона в амплитуде туннелирования (топологический вклад фазы Берри) полная вероятность определяется интерференцией инстантонных вкладов
В рассмотренном выше случае имеются две топологически различающиеся траектории, которые дают
Таким образом, возникает зависимость амплитуды туннелирования от четности спина, что коррелирует с теоремой Крамерса в квантовой мехаике. При переходе к макроскопическому объему с большим числом спинов, взаимодействующих с осциллирующим окружением, фазы инстантонов начинают сбиваться из – за “звона” окружения под действием инстантонных флуктуаций. Интерференция нарушается и туннелирование перестает завискть от четности спина. Время распада макроскопической когерентности зависит при этом от динамических свойств окружения. Для рассмотрения последних эффектов используюется техника функционалов влияния Фейнмана.
Кроссовер — температура перехода от тепловых флуктуаций к квантовым. Температура перехода к эффектам МКЯ (температура кроссовера Тс) определяется, как правило, частотой магнитного резонанса 
и сильно различается для ферро- и антиферромагнитных частиц. В первом случае она составляет Тс = 10-100 мК, а во втором ~ 1-10 K.
Рассматриваемые явления могут, в принципе, использоваться для реализации квантового компьютера, предложенного Фейнманом. Наилучшим кандидатом для этого является ядерная спиновая подсистема, характеризующаяся большим временем когерентности. Интересны также спиновые кластеры органических молекул Mn12, Fe10, V15 и т.п. (см. ниже)
Загрузка...
