論文の概要: Month-long-lifetime microwave spectral holes in an erbium-doped scheelite crystal at millikelvin temperature
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2408.12758v1
- Date: Thu, 22 Aug 2024 23:01:24 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-08-26 16:28:47.770195
- Title: Month-long-lifetime microwave spectral holes in an erbium-doped scheelite crystal at millikelvin temperature
- Title（参考訳）: ミリケルビン温度におけるエルビウムドープシェライト結晶中の1ヶ月長寿命マイクロ波スペクトル孔
- Authors: Zhiren Wang, Sen Lin, Marianne Le Dantec, Miloš Rančić, Philippe Goldner, Sylvain Bertaina, Thierry Chanelière, Ren-Bao Liu, Daniel Esteve, Denis Vion, Emmanuel Flurin, Patrice Bertet,
- Abstract要約: レアアースイオン(REI)アンサンブルでは、スペクトルホールバーニング(SHB)として知られる補助レベルへの人口移動に狭線放射が適用される。
Er$3+のドープ材料では、最も長い穴寿命は1分であり、長い穴寿命が望ましい。
マイクロ波およびミリケルビン温度でEr$3+$イオンの電子スピン遷移を励起することにより,CaWO$_4$のシェライト結晶中のSHBおよび蓄積エコー測定を報告する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.606048113523681
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Rare-earth-ion (REI) ensembles in crystals have remarkable optical and spin properties characterized by narrow homogeneous linewidths relative to the inhomogeneous ensemble broadening. This makes it possible to precisely tailor the ensemble spectral density and therefore the absorption profile by applying narrow-linewidth radiation to transfer population into auxiliary levels, a process broadly known as spectral hole burning (SHB). REI-doped crystals find applications in information processing, both classical (pattern recognition, filtering, spectral analysis) and quantum (photon storage), all protocols requiring suitable ensemble preparation by SHB as a first step. In Er$^{3+}$-doped materials, the longest reported hole lifetime is one minute, and longer lifetimes are desirable. Here, we report SHB and accumulated echo measurements in a scheelite crystal of CaWO$_4$ by pumping the electron spin transition of Er$^{3+}$ ions at microwave frequencies and millikelvin temperatures, with nuclear spin states of neighboring $^{183}$W atoms serving as the auxiliary levels. The lifetime of the holes and accumulated echoes rises steeply as the sample temperature is decreased, exceeding a month at 10 mK. Our results demonstrate that millikelvin temperatures can be beneficial for signal processing applications requiring long spectral hole lifetimes.
- Abstract（参考訳）: 結晶中の希土類イオン(REI)アンサンブルは、不均一アンサンブル拡大に対する細い均一な直線幅を特徴とする顕著な光学的およびスピン的特性を有する。
これにより、アンサンブルスペクトル密度と吸収プロファイルを正確に調整することができ、スペクトルホールバーニング(SHB)と呼ばれるプロセスが広く知られている。
REIドープ結晶は、古典的(パターン認識、フィルタリング、スペクトル分析)と量子的(光子ストレージ)の両方で情報処理に応用できる。
Er$^{3+}$ドープ材料では、最も長い穴寿命は1分であり、長い穴寿命が望ましい。
本稿では,Er$^{3+}$イオンの電子スピン遷移をマイクロ波およびミリケルビン温度で励起することにより,CaWO$_4$のシェライト結晶中のSHBおよび蓄積エコー測定を報告する。
ホールと蓄積されたエコーの寿命は、サンプル温度が低下するにつれて急上昇し、10mKで1ヶ月を超える。
以上の結果から,ミリケルビン温度は長いスペクトルホール寿命を必要とする信号処理に有用であることが示唆された。
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