論文の概要: Optical and spin coherence of Er$^{3+}$ in epitaxial CeO$_2$ on silicon
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2309.16785v1
- Date: Thu, 28 Sep 2023 18:22:56 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-10-02 16:36:37.373533
- Title: Optical and spin coherence of Er$^{3+}$ in epitaxial CeO$_2$ on silicon
- Title（参考訳）: エピタキシャルceo$_2$におけるer$^{3+}$の光学的及びスピンコヒーレンス
- Authors: Jiefei Zhang, Gregory D. Grant, Ignas Masiulionis, Michael T. Solomon,
Jasleen K. Bindra, Jens Niklas, Alan M. Dibos, Oleg G. Poluektov, F. Joseph
Heremans, Supratik Guha, David D. Awschalom
- Abstract要約: 我々は、CeO$$エピタキシャル膜にドープされたEr$3+$イオンの光均質線幅と電子スピンコヒーレンスについて報告する。
環境保護されたEr$3+$の4fシェルの1530nm付近の長寿命光遷移は、440kHzの狭い均一な線幅を示している。
ホスト内の核スピンノイズの低減により、Er$3+$電子スピン偏極は3.6Kとなり、電子スピンコヒーレンスは0.66$mu$s、スピン緩和は2.5msとなる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
- Abstract: Solid-state atomic defects with optical transitions in the telecommunication
bands, potentially in a nuclear spin free environment, are important for
applications in fiber-based quantum networks. Erbium ions doped in CeO$_2$
offer such a desired combination. Here we report on the optical homogeneous
linewidth and electron spin coherence of Er$^{3+}$ ions doped in CeO$_2$
epitaxial film grown on a Si(111) substrate. The long-lived optical transition
near 1530 nm in the environmentally-protected 4f shell of Er$^{3+}$ shows a
narrow homogeneous linewidth of 440 kHz with an optical coherence time of 0.72
$\mu$s at 3.6 K. The reduced nuclear spin noise in the host allows for
Er$^{3+}$ electron spin polarization at 3.6 K, yielding an electron spin
coherence of 0.66 $\mu$s (in the isolated ion limit) and a spin relaxation of
2.5 ms. These findings indicate the potential of Er$^{3+}$:CeO$_2$ film as a
valuable platform for quantum networks and communication applications.
- Abstract（参考訳）: 核スピンフリー環境における通信帯域における光遷移を伴う固体原子欠陥は、ファイバベースの量子ネットワークにおける応用において重要である。
CeO$_2$でドープされたエルビウムイオンはそのような望ましい組み合わせを提供する。
本稿では,Si(111)基板上に成長したCeO$_2$エピタキシャル膜にドープされたEr$^{3+}=イオンの光均一線幅と電子スピンコヒーレンスについて報告する。
The long-lived optical transition near 1530 nm in the environmentally-protected 4f shell of Er$^{3+}$ shows a narrow homogeneous linewidth of 440 kHz with an optical coherence time of 0.72 $\mu$s at 3.6 K. The reduced nuclear spin noise in the host allows for Er$^{3+}$ electron spin polarization at 3.6 K, yielding an electron spin coherence of 0.66 $\mu$s (in the isolated ion limit) and a spin relaxation of 2.5 ms. These findings indicate the potential of Er$^{3+}$:CeO$_2$ film as a valuable platform for quantum networks and communication applications.
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