論文の概要: Precision Multi-Mode Microwave Spectroscopy of Paramagnetic and Rare-Earth Ion Spin Defects in Single Crystal Calcium Tungstate

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2312.05199v3
• Date: Tue, 9 Jul 2024 12:42:23 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-07-11 00:11:18.107320
• Title: Precision Multi-Mode Microwave Spectroscopy of Paramagnetic and Rare-Earth Ion Spin Defects in Single Crystal Calcium Tungstate
• Title（参考訳）: 単結晶タングステートにおける常磁性および希土類イオンスピン欠陥の高精度マルチモードマイクロ波分光
• Authors: Elrina Hartman, Michael E Tobar, Ben T McAllister, Jeremy Bourhill, Maxim Goryachev,
• Abstract要約: 低温で30mKまで冷却したCaWO$_4$の低損失単結晶単結晶試料中の希薄イオンスピンアンサンブル欠陥を実験的に観察した。 共振器は高いQファクターを最大3ドル、107ドルと低損失のsim 3times 10-8$と同等の多数のささやきギャラリーモードを展示した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We present experimental observations of dilute ion spin ensemble defects in a low-loss single crystal cylindrical sample of CaWO$_4$ cooled to 30 mK in temperature. Crystal field perturbations were elucidated by constructing a dielectrically loaded microwave cavity resonator from the crystal. The resonator exhibited numerous whispering gallery modes with high Q-factors of up to $3\times 10^7$, equivalent to a low loss tangent of $\sim 3\times 10^{-8}$. The low-loss allowed precision multi-mode spectroscopy of numerous high Q-factor photon-spin interactions. Measurements between 7 to 22 GHz revealed the presence of Gd$^{3+}$, Fe$^{3+}$, and another trace species, inferred to be rare-earth, at concentrations on the order of parts per billion. These findings motivate further exploration of prospective uses of this low-loss dielectric material for applications regarding precision and quantum metrology, as well as tests for beyond standard model physics.
• Abstract（参考訳）: 低温で30mKまで冷却したCaWO$_4$の低損失単結晶単結晶試料中の希薄イオンスピンアンサンブル欠陥を実験的に観察した。 誘電体を装荷したマイクロ波空洞共振器を結晶から構築することにより, 結晶場摂動を解明した。 共振器は高いQファクターを最大3ドル(約3,300円)、10^7ドル(約3,300円)の低損失タンジェント10^{-8ドル(約3,300円)の多数のささやきギャラリーモードを示した。 低損失は多数の高Q因子光子-スピン相互作用の高精度多モード分光を可能にした。 7 GHzから22 GHzで測定したところ、Gd$^{3+}$, Fe$^{3+}$, 他の痕跡種の存在が判明した。 これらの発見は、この低損失誘電体材料を、精度と量子メートル法、および標準模型物理学を超える試験に応用するためのさらなる研究を動機付けている。

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