論文の概要: Ultralong-lived Coherent States in Eu$^{3+}$:Y$_2$O$_3$ Optical Ceramics for Quantum Memories
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2502.16222v1
- Date: Sat, 22 Feb 2025 13:21:09 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-02-25 15:53:45.291361
- Title: Ultralong-lived Coherent States in Eu$^{3+}$:Y$_2$O$_3$ Optical Ceramics for Quantum Memories
- Title（参考訳）: Eu$^{3+}$:Y$_2$O$_3$光セラミックスにおける超長寿命コヒーレント状態
- Authors: Shuping Liu, Miaomiao Ren, Wanting Xiao, Jun Wang, Yuting Liu, Diana Serrano, Philippe Goldner, Dingyuan Tang, Xiantong An, Fudong Wang, Manjin Zhong,
- Abstract要約: 固体材料中の希土類イオン(REI)は量子技術応用の主要なシステムの一つである。
短距離規則結晶における2レベル系誘起光デコヒーレンスの除去について報告する。
新しい種類の摂動磁気中心によって引き起こされる新しいデコヒーレンス機構を1.5K以下に同定する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 7.9777690484698045
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- Abstract: Rare earth ions (REI) in solid materials are among the leading systems for quantum technology applications. However, developing practical REI quantum devices with long-lived coherent states remains challenging due to great growth difficulties of high-quality REI materials and a lack of comprehensive understanding of REI's decoherence mechanisms. Here we realize a record optical coherence time of 421.5 $\pm$ 10.5 $\mu$s for the $^7$F$_0\rightarrow^5$D$_0$ transition and more than 30 hours lifetime for the $^7$F$_0$ hyperfine spin states in Eu$^{3+}$:Y$_2$O$_3$ optical ceramics. We report the elimination of two-level-system induced optical decoherence in short-range ordered crystals. Meanwhile, a new decoherence mechanism caused by new kinds of perturbing magnetic centers is identified below 1.5 K. We further demonstrate the coherent light storage over 5 $\mu$s by using the atomic frequency comb protocol. These results open up prospects for the realization of practical quantum memories and large scale quantum communications with REI optical ceramics.
- Abstract（参考訳）: 固体材料中の希土類イオン(REI)は量子技術応用の主要なシステムの一つである。
しかし、高品質なREI材料の成長困難とREIのデコヒーレンス機構の包括的理解の欠如により、長期間のコヒーレント状態を持つ実用的なREI量子デバイスの開発は依然として困難である。
ここでは、421.5$\pm$ 10.5$\mu$s for the $^7$F$_0\rightarrow^5$D$_0$ transitionと、Eu$^{3+}$:Y$2$O$_3$光セラミックスにおける超微細スピン状態の30時間以上の寿命を実現する。
短距離規則結晶における2レベル系誘起光デコヒーレンスの除去について報告する。
一方、新しい種類の摂動磁気センターによる新しいデコヒーレンス機構を1.5K以下に同定し、原子周波数コムプロトコルを用いて5ドルを超えるコヒーレント光蓄積を実証する。
これらの結果は、実用的な量子メモリの実現とREI光セラミックスによる大規模量子通信の可能性を開く。
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