論文の概要: Long optical coherence times and coherent rare earth-magnon coupling in a rare earth doped anti-ferromagnet

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2411.05182v1
• Date: Thu, 07 Nov 2024 20:59:28 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-11-11 14:54:21.029824
• Title: Long optical coherence times and coherent rare earth-magnon coupling in a rare earth doped anti-ferromagnet
• Title（参考訳）: 希土類ドープ反強磁性体の長時間光コヒーレンス時間とコヒーレント希土類-マグノン結合
• Authors: Masaya Hiraishi, Zachary H. Roberts, Gavin G. G. King, Luke S. Trainor, Jevon J. Longdell,
• Abstract要約: 希土類イオンドープ結晶のスピンおよび光遷移に長いコヒーレンス時間が示されている。 希土類イオンドーパントに対する低ひずみスピンフリーホスト結晶はまだ証明されていない。 反強磁性秩序のガドリニウムバンデン酸ガドリニウム中のエルビウムドーパントで報告された長い光コヒーレンス時間は、別の方法を示している。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: Rare-earth ions are characterised by transitions with very narrow linewidths even in solid state crystals. Exceedingly long coherence times have been shown on both spin and optical transitions of rare-earth-ion doped crystals. A key factor, and generally the limitation, for such coherence times, is the effects of electronic and nuclear spins in the host crystal. Despite the attractive prospect, a low-strain, spin-free host crystal for rare-earth-ion dopants has not yet been demonstrated. The dopants experience the lowest strain when they substitute for another rare earth (including yttrium). However every stable isotope of the trivalent rare earth ions has either an electron spin, an nuclear spin, or both. The long optical coherence times reported here with erbium dopants in antiferromagnetically ordered gadolinium vanandate suggest an alternative method to achieve the quiet magnetic environment needed for long coherence times: use a magnetic host fully concentrated in electron spins and operate at temperatures low enough for these spins to be ordered. We also observe avoided crossings in the optical spectra, caused by strong coupling between the erbium ions and gadolinium magnons in the host crystal. This suggests the exciting prospect of microwave to optical quantum transduction using the rare-earth ions in these materials mediated by magnons of the host spins.
• Abstract（参考訳）: 希土類イオンは、固体結晶でさえ非常に狭い直線幅を持つ遷移によって特徴づけられる。 非常に長いコヒーレンス時間が、希土類イオンドープ結晶のスピンおよび光遷移に示されている。 このようなコヒーレンス時間に対する鍵となる要因は、ホスト結晶における電子スピンと核スピンの影響である。 魅力的な展望にもかかわらず、レアアースイオンドーパントに対する低ひずみでスピンフリーなホスト結晶はまだ実証されていない。 ドーパントは、イットリウムを含む他のレアアースに代えて、最も低いひずみを経験する。 しかし、3価の希土類イオンの全ての安定同位体は電子スピン、核スピン、またはその両方を持っている。 反強磁性的に秩序づけられたガドリニウムバナネート中のエルビウムドーパントで報告された長い光コヒーレンス時間は、長いコヒーレンス時間に必要な静磁場環境を達成するための別の方法を提案する。 また, ホスト結晶中のエルビウムイオンとガドリニウムマグノンとの強い結合に起因する光学スペクトルの通過を観測した。 このことは、宿主スピンのマグノンによって媒介されるこれらの材料の希土類イオンを用いたマイクロ波から光量子トランスダクションのエキサイティングな展望を示唆している。

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