論文の概要: Spectral broadening of a single Er$^{3+}$ ion in a Si nano-transistor

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2201.11472v1
• Date: Thu, 27 Jan 2022 12:22:02 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-27 18:30:52.816197
• Title: Spectral broadening of a single Er$^{3+}$ ion in a Si nano-transistor
• Title（参考訳）: Siナノトランジスタにおける単一Er$^{3+}$イオンのスペクトル拡大
• Authors: Jiliang Yang, Jian Wang, Wenda Fan, Yangbo Zhang, Changkui Duan, Guangchong Hu, Gabriele G.de Boo, Brett C. Johnson, Jeffrey C. McCallum, Sven Rogge, Chunming Yin, Jiangfeng Du
• Abstract要約: 単一の希土類イオンに対して観測される均一な線幅は、バルク結晶のアンサンブルのために観測されるサブキロヘルツ線幅よりも桁違いに大きい。 シリコンナノトランジスタにおける1つのEr$3+$イオンのスペクトル拡大実験を報告する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 7.046502385485391
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Single rare-earth ions in solids show great potential for quantum applications, including single photon emission, quantum computing, and high-precision sensing. However, homogeneous linewidths observed for single rare-earth ions are orders of magnitude larger than the sub-kilohertz linewidths observed for ensembles in bulk crystals. The spectral broadening creates a significant challenge for achieving entanglement generation and qubit operation with single rare-earth ions, so it is critical to investigate the broadening mechanisms. We report a spectral broadening study on a single Er$^{3+}$ ion in a Si nano-transistor. The Er-induced photoionisation rate is found to be an appropriate quantity to represent the optical transition probability for spectroscopic studies, and the single ion spectra display a Lorentzian lineshape at all optical powers in use. Spectral broadening is observed at relatively high optical powers and is caused by spectral diffusion on a fast time scale.
• Abstract（参考訳）: 固体中の単一の希土類イオンは、単一光子放出、量子コンピューティング、高精度センシングを含む量子応用に大きな可能性を示す。 しかし、単一希土類イオンで観測される均質な線幅は、バルク結晶のアンサンブルで観測されるサブキロヘルツ線幅よりも桁違いに大きい。 スペクトル拡大は、単一の希土類イオンによる絡み合い生成とクォービット操作を実現する上で重要な課題となるため、膨張機構の解明が重要である。 siナノトランジスタにおける1つのer$^{3+}$イオンのスペクトル拡大研究を報告した。 er誘起光イオン化速度は分光研究の光学遷移確率を表すのに適切な量であることが判明し、単一イオンスペクトルは使用中の全ての光学パワーでローレンツ線状を示す。 スペクトル拡大は比較的高い光学パワーで観測され、高速スケールでのスペクトル拡散によって引き起こされる。

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