論文の概要: Stimulated resonant spin amplification reveals millisecond electron spin coherence time of rare-earth ions in solids

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2105.13674v2
• Date: Tue, 12 Oct 2021 16:43:38 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-29 04:47:03.924250
• Title: Stimulated resonant spin amplification reveals millisecond electron spin coherence time of rare-earth ions in solids
• Title（参考訳）: 励起共鳴スピン増幅は固体中の希土類イオンのミリ秒電子スピンコヒーレンス時間を明らかにする
• Authors: V. V. Belykh, A. R. Korotneva, D. R. Yakovlev
• Abstract要約: 個々のスピンに作用する電子スピンアンサンブルの不均一性はスピンコヒーレンス時間を劇的に短縮する。 無線周波数(rf)フィールドの同時適用により,この問題が解決可能であることを示す。 本研究は、スピン系におけるコヒーレントな光学的操作を不均一環境から切り離す方法である。
• 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: The inhomogeneity of an electron spin ensemble as well as fluctuating environment acting upon individual spins drastically shorten the spin coherence time $T_2$ and hinder coherent spin manipulation. We show that this problem can be solved by the simultaneous application of a radiofrequency (rf) field, which stimulates coherent spin precession decoupled from an inhomogeneous environment, and periodic optical pulses, which amplify this precession. The resulting resonance, taking place when the rf field frequency approaches the laser pulse repetition frequency, has a width determined by the spin coherence time $T_2$ that is free from the inhomogeneity effects. We measure a 50-Hz-narrow electron spin resonance and milliseconds-long $T_2$ for electrons in the ground state of Ce$^{3+}$ ions in the YAG lattice at low temperatures, while the inhomogeneous spin dephasing time $T_2^*$ is only 25 ns. This study paves the way to coherent optical manipulation in spin systems decoupled from their inhomogeneous environment.
• Abstract（参考訳）: 電子スピンアンサンブルの不均一性と個々のスピンに作用する変動環境はスピンコヒーレンス時間$t_2$を劇的に短縮し、コヒーレントスピン操作を阻害する。 この問題を、不均質な環境から分離されたコヒーレントスピンプリセッションを刺激する高周波(rf)フィールドと、このプリセッションを増幅する周期的光パルスの同時適用によって解決できることを示す。 rf磁場周波数がレーザーパルス繰り返し周波数に近づくと生じる共鳴は、不均一性効果のないスピンコヒーレンス時間$T_2$で決定される幅を有する。 我々は、低温でのYAG格子中のCe$^{3+}$イオンの基底状態における電子に対して50Hzの電子スピン共鳴とミリ秒長のT_2$を測定し、不均一なスピンデファス化時間$T_2^*$はわずか25 nsである。 本研究は、スピン系におけるコヒーレントな光学的操作を不均一環境から切り離す方法である。

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