論文の概要: Probing Strong Coupling between a Microwave Cavity and a Spin Ensemble
with Raman Heterodyne Spectroscopy
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2105.05387v1
- Date: Wed, 12 May 2021 01:14:39 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-31 09:08:15.291678
- Title: Probing Strong Coupling between a Microwave Cavity and a Spin Ensemble
with Raman Heterodyne Spectroscopy
- Title（参考訳）: ラマンヘテロダイン分光法によるマイクロ波共振器とスピンアンサンブル間の強結合の探索
- Authors: Gavin G. G. King, Peter S. Barnett, John G. Bartholomew, Andrei
Faraon, Jevon J. Longdell
- Abstract要約: ラマンヘテロダイン分光法は、エルビウムドーパントの等方的に精製されたアンサンブルを探索するために用いられる。
エルビウム電子スピン遷移はマイクロ波空洞と強く結合しているため、ハイブリッドスピンキャビティモードの共鳴周波数でラマンヘテロダイン信号が観測された。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Raman heterodyne spectroscopy is a powerful tool for characterizing the
energy and dynamics of spins. The technique uses an optical pump to transfer
coherence from a spin transition to an optical transition where the coherent
emission is more easily detected.
Here Raman heterodyne spectroscopy is used to probe an isotopically purified
ensemble of erbium dopants, in a yttrium orthosilicate (Y$_2$SiO$_5$) crystal
coupled to a microwave cavity. Because the erbium electron spin transition is
strongly coupled to the microwave cavity, we observed Raman heterodyne signals
at the resonant frequencies of the hybrid spin-cavity modes (polaritons) rather
than the bare erbium spin transition frequency. Using the coupled system, we
made saturation recovery measurements of the ground state spin relaxation time
T$_1$ = 10$\pm$3 seconds, and also observed Raman heterodyne signals using an
excited state spin transition. We discuss the implications of these results for
efforts towards converting microwave quantum states to optical quantum states.
- Abstract（参考訳）: ラマンヘテロダイン分光はスピンのエネルギーとダイナミクスを特徴づける強力なツールである。
この技術は光ポンプを用いて、コヒーレント放射がより容易に検出される光遷移にスピン遷移からコヒーレンスを伝達する。
ここでラマン・ヘテロダイン分光法は、マイクロ波共振器に結合したyttrium orthosilicate (y$_2$sio$_5$)結晶において、アイソトピー的に精製されたエルビウムドーパントのアンサンブルを調べるために用いられる。
エルビウム電子スピン遷移はマイクロ波共振器に強く結合するため、素のエルビウムスピン遷移周波数ではなく、ハイブリッドスピンキャビティモード(ポーラリトン)の共振周波数でラマンヘテロダイン信号を観測した。
結合系を用いて, 基底状態スピン緩和時間T$_1$ = 10$\pm$3秒の飽和回復測定を行い, 励起状態スピン遷移を用いたラマンヘテロダイン信号も観測した。
マイクロ波量子状態を光量子状態に変換するために,これらの結果がもたらす意味について考察する。
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