論文の概要: Multimodal Purcell enhancement and optical coherence of Eu$^{\text{3+}}$ ions in a single nanoparticle coupled to a microcavity
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2412.06576v2
- Date: Thu, 13 Feb 2025 21:36:11 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-02-17 14:45:40.291254
- Title: Multimodal Purcell enhancement and optical coherence of Eu$^{\text{3+}}$ ions in a single nanoparticle coupled to a microcavity
- Title（参考訳）: マイクロキャビティに結合した単一ナノ粒子におけるEu$^{\text{3+}}$イオンの多モードパーセル増進と光コヒーレンス
- Authors: Timon Eichhorn, Nicholas Jobbitt, Sören Bieling, Shuping Liu, Tobias Krom, Diana Serrano, Robert Huber, Ulrich Lemmer, Hugues de Riedmatten, Philippe Goldner, David Hunger,
- Abstract要約: 長寿命の核スピン状態は、コヒーレント光遷移によって対処される量子ビットとして機能する。
低温条件下では、単一ナノ粒子からの放射を繊維系微小キャビティに結合する。
結果は単一のEu$text3+$ ionの効率的な読み出しに向けた重要なステップである。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.5576435158338897
- License:
- Abstract: Europium-doped nanocrystals constitute a promising material for a scalable future quantum computing platform. Long-lived nuclear spin states could serve as qubits addressed via coherent optical transitions. In order to realize an efficient spin-photon interface, we couple the emission from a single nanoparticle to a fiber-based microcavity under cryogenic conditions. The spatial and spectral tunability of the cavity permits us to place individual nanoparticles in the cavity, to measure the inhomogeneous linewidth of the ions, and to show a multi-modal Purcell-enhancement of two transition in Eu$^{\text{3+}}$. A halving of the free-space lifetime to 1.0 ms is observed, corresponding to a 140-fold enhancement of the respective transition. Furthermore, we observe a narrow optical linewidth of 3.3 MHz for a few-ion ensemble in the center of the inhomogeneous line. The results represent an important step towards the efficient readout of single Eu$^{\text{3+}}$ ions, a key requirement for the realization of single-ion-level quantum processing nodes in the solid state.
- Abstract（参考訳）: エウロピウムをドープしたナノ結晶は、スケーラブルな未来の量子コンピューティングプラットフォームにとって有望な材料である。
長寿命の核スピン状態は、コヒーレント光遷移によって対処される量子ビットとして機能する。
効率的なスピン光子界面を実現するため,低温条件下では単一ナノ粒子からの放射を繊維系微小キャビティに結合する。
キャビティの空間的およびスペクトル的チューニング性により、個々のナノ粒子をキャビティに配置し、イオンの不均一な直線幅を測定し、Eu$^{\text{3+}}$における2つの遷移の多モードパーセルエンハンスメントを示すことができる。
自由空間寿命を1.0msに半減し、それぞれの遷移の140倍の増大に対応する。
さらに、不均一線の中心にある数イオンアンサンブルに対して、3.3MHzの狭い光線幅を観測する。
この結果は、固体状態における単一イオンレベル量子処理ノードの実現のための重要な要件である単一Eu$^{\text{3+}}$イオンの効率的な読み出しに向けた重要なステップである。
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