論文の概要: Spin decoherence dynamics of Er$^{3+}$ in CeO$_2$ film

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.12429v1
• Date: Sun, 17 Aug 2025 16:52:20 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-08-19 14:49:10.764758
• Title: Spin decoherence dynamics of Er$^{3+}$ in CeO$_2$ film
• Title（参考訳）: CeO$_2$膜中のEr$^{3+}$のスピン脱コヒーレンスダイナミクス
• Authors: Sagar Kumar Seth, Jonah Nagura, Vrindaa Somjit, Aneesh Bapat, Xinhao Li, Gregory D. Grant, Ignas Masiulionis, Xu Han, F. Joseph Heremans, Giulia Galli, David D. Awschalom, Supratik Guha, Jiefei Zhang,
• Abstract要約: シリコン上のEr$3+$:CeO$$の新たなプラットフォームを示し、低核スピン密度とオンチップ統合の可能性を提供する。 スペクトル拡散誘起Er$3+$スピンフリップを支配的デコヒーレンス機構として同定し,ミリ秒スケールコヒーレンスへの経路を提供する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.9111872278791395
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
• Abstract: Developing telecom-compatible spin-photon interfaces is essential towards scalable quantum networks. Erbium ions (Er$^{3+}$) exhibit a unique combination of a telecom (1.5 $\mu$m) optical transition and an effective spin-$1/2$ ground state, but identifying a host that enables heterogeneous device integration while preserving long optical and spin coherence remains an open challenge. We explore a new platform of Er$^{3+}$:CeO$_2$ films on silicon, offering low nuclear spin density and the potential for on-chip integration. We demonstrate a 38.8 $\mu$s spin coherence, which can be extended to 176.4\nobreakspace $\mu$s with dynamical decoupling. Pairing experiments with cluster correlation expansion calculations, we identify spectral diffusion-induced Er$^{3+}$ spin flips as the dominant decoherence mechanism and provide pathways to millisecond-scale coherence.
• Abstract（参考訳）: テレコム互換のスピン光子インタフェースの開発は、スケーラブルな量子ネットワークにとって不可欠である。 エルビウムイオン(Er$^{3+}$)は、光通信(1.5$\mu$m)と有効スピン-1/2$の基底状態のユニークな組み合わせを示すが、長い光とスピンのコヒーレンスを保ちながら不均一なデバイス統合を可能にするホストを特定することは、未解決の課題である。 Er$^{3+}$:CeO$_2$のシリコン上に、低核スピン密度とオンチップ統合の可能性を提供する新しいプラットフォームを探索する。 38.8$\mu$sスピンコヒーレンスを示し、176.4\nobreakspace $\mu$s に拡張することができる。 クラスター相関展開計算を用いた実験により、スペクトル拡散誘起Er$^{3+}$スピンフリップを支配的デコヒーレンス機構として同定し、ミリ秒スケールコヒーレンスへの経路を提供する。

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