論文の概要: Coupling between CaWO$_4$ phonons and Er$^{3+}$ dopants

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2602.08525v1
• Date: Mon, 09 Feb 2026 11:15:10 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-02-10 20:26:25.189811
• Title: Coupling between CaWO$_4$ phonons and Er$^{3+}$ dopants
• Title（参考訳）: CaWO$_4$フォノンとEr$^{3+}$ドーパントとのカップリング
• Authors: Mikhael T. Sayat, Federico Pisani, Hin Lok Chang, Yaroslav Zhumagulov, Kirrily C. Rule, Tom Fennell, Jakob Nunnendorf, Chee Kwan Gan, Oleg V. Yazyev, Ping Koy Lam, Jian-Rui Soh,
• Abstract要約: エルビウム系量子メモリのための有望なホスト結晶CaWO$_4$の格子ダイナミクスについて検討する。 測定されたフォノンの分散は, 計算値とよく一致し, 最大130mVまでのフォノン帯が60mVから80mVの間隔で明らかとなった。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.509152775326595
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We investigate the lattice dynamics of CaWO$_4$, a promising host crystal for erbium-based quantum memories, using inelastic neutron scattering together with density-functional perturbation theory. The measured phonon dispersion along the (100), (001), and (101) reciprocal space direction reveals phonon bands extending up to 130 meV, with a gap between 60 and 80 meV, in good agreement with our calculations. From a symmetry analysis of the phonon eigenmodes, we identify eight Raman-active modes that can couple directly to the Er$^{3+}$ crystal-field operators, including a low-energy $B_g$ mode at 9.1 meV that is expected to play a dominant role in phonon-assisted spin-lattice relaxation. These results provide a microscopic description of the phonon bath in CaWO$_4$ and establish a basis for engineering phononic environments to mitigate the loss of stored quantum states and optimize Er-doped CaWO$_4$ for quantum-memory applications.
• Abstract（参考訳）: エルビウム系量子メモリのための有望なホスト結晶CaWO$_4$の格子動力学を,密度汎関数摂動理論とともに非弾性中性子散乱を用いて検討した。 また, (100), (001), (101) の相互空間方向に沿って測定されたフォノンの分散は, 計算値とよく一致し, 最大130mVまでのフォノン帯が60～80mVの間隔で現れることがわかった。 フォノン固有モードの対称性解析からEr$^{3+}$結晶場演算子に直接結合できる8つのラマン活性モードを同定し、フォノン支援スピン格子緩和において支配的な役割を果たすと期待されている9.1 meVの低エネルギーのB_g$モードを含む。 これらの結果は、CaWO$_4$におけるフォノン浴の微視的記述を提供し、記憶されている量子状態の損失を緩和し、ErをドープしたCaWO$_4$を量子メモリアプリケーションに最適化するための工学的なフォノン環境の基礎を確立する。

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