論文の概要: Coherence Properties of Rare-Earth Spins in Micrometer-Thin Films

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.09147v1
• Date: Wed, 12 Mar 2025 08:16:52 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-03-13 15:38:36.594486
• Title: Coherence Properties of Rare-Earth Spins in Micrometer-Thin Films
• Title（参考訳）: 微小薄膜における希土類スピンのコヒーレンス特性
• Authors: Zihua Chai, Zhaocong Wang, Xinghang Chen, Quanshen Shen, Zeyu Gao, Junyu Guan, Hanyu Zhang, Ya Wang, Yang Tan, Feng Chen, Kangwei Xia,
• Abstract要約: イオン注入法によるバルク結晶から細径イットリウムアルミニウムガーネット(YAG)膜を作製した。 その結果, バルク状スピン特性と薄膜加工技術との相性を示した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 7.012100551897741
• License:
• Abstract: Rare-earth ions in bulk crystals are excellent solid-state quantum systems in quantum information science, owing to the exceptional optical and spin coherence properties. However, the weak fluorescence of single rare-earth ions present a significant challenge for scalability, necessitating the integration into micro-cavities. Thin films serve as a promising material platform for the integration, yet the fabrication without compromising the properties of the materials and rare-earth ions remains challenging. In this work, we fabricate micrometer-thin yttrium aluminum garnet (YAG) films from bulk crystals using ion implantation techniques. The resulting films preserve the single-crystalline structure of the original bulk crystal. Notably, the embedded rare-earth ions are photo-stable and exhibit bulk-like spin coherence properties. Our results demonstrate the compatibility of bulk-like spin properties with the thin-film fabrication technique, facilitating the efficient integration of rare-earth ions into on-chip photonic devices and advancing the applications of rare-earth ions systems in quantum technologies.
• Abstract（参考訳）: バルク結晶中の希土類イオンは、例外的な光学的およびスピンコヒーレンス特性のため、量子情報科学において優れた固体量子システムである。 しかし、単一の希土類イオンの弱い蛍光は、マイクロキャビティへの統合を必要とするスケーラビリティに重大な課題をもたらす。 薄膜は集積のための有望な材料プラットフォームとして機能するが、材料の性質を損なうことなく製造され、希土類イオンは依然として困難である。 本研究では, イオン注入法を用いてバルク結晶から細径イットリウムアルミニウムガーネット(YAG)膜を作製した。 得られたフィルムは、元のバルク結晶の単結晶構造を保っている。 特に、埋め込み希土類イオンは光安定であり、バルク状スピンコヒーレンス特性を示す。 本研究は, バルク状スピン特性と薄膜作製技術との整合性を実証し, オンチップフォトニックデバイスへの希土類イオンの効率よく集積し, 量子技術における希土類イオン系の適用を推し進めるものである。

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