論文の概要: Controlled ion-ion interactions and cavity-enhanced emission of a coherent dinuclear Eu$^{3+}$ complex
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.11947v1
- Date: Wed, 10 Jun 2026 11:18:03 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-06-11 16:42:38.429519
- Title: Controlled ion-ion interactions and cavity-enhanced emission of a coherent dinuclear Eu$^{3+}$ complex
- Title（参考訳）: コヒーレント二核Eu$^{3+}$錯体の制御されたイオン-イオン相互作用と空洞励起放出
- Authors: Evgenij Vasilenko, Vishnu Unni Chorakkunnath, Barbora Brachnakova, Nicholas Lester Jobbitt, Senthil Kumar Kuppusamy, David Hunger, Mario Ruben,
- Abstract要約: 2つのEu$3+$系分子錯体の光コヒーレンス特性と励起誘起相互作用を示す。
その結果、分子レアアース錯体は、スケーラブルな量子技術のための多用途で化学的に調整可能なビルディングブロックとして位置づけられた。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.039089069256361735
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Molecular rare-earth-ion complexes offer unique opportunities for quantum technologies by combining the intrinsic coherence properties of rare-earth ions with chemically tunable molecular environments. A crucial capability is the realization of multi-qubit architectures with defined qubit couplings to enable two-qubit quantum gates. Here, we investigate the optical coherence properties and excitation-induced interactions of two Eu$^{3+}$-based molecular complexes, comparing a mononuclear reference system with a dinuclear analogue in which two Eu$^{3+}$ ions are positioned at a well-defined intramolecular distance of about 7 Angstrom. Using cryogenic ensemble spectroscopy, including spectral hole burning, free-induction decay, and photon echo measurements at temperatures down to 100 mK, we demonstrate long optical coherence times $T_{2,\text{o}}$ of up to 9 $μ$s. As a key step toward scalable multi-qubit architectures, a control-target sequence was implemented to probe conditional ion-ion interactions, revealing a stronger interaction-induced dephasing in the dinuclear complex. Finally, we show the integration of the dinuclear complex into a fiber-based optical microcavity, and observe an 380-fold emission enhancement of the $\mathrm{}^5\mathrm{D}_0\rightarrow\mathrm{}^7\mathrm{F}_0$ transition. Together, these results position molecular rare-earth complexes as versatile and chemically tunable building blocks for scalable quantum technologies.
- Abstract（参考訳）: 分子レアアースイオン錯体は、レアアースイオンの固有のコヒーレンス特性と化学的に調整可能な分子環境を組み合わせることによって、量子技術にユニークな機会を与える。
重要な機能は、2キュービットの量子ゲートを実現するために定義されたキュービット結合を持つマルチキュービットアーキテクチャの実現である。
ここでは、2つのEu$^{3+}$-基分子錯体の光学的コヒーレンス特性と励起誘起相互作用について検討し、2つのEu$^{3+}$-基イオンが約7アングストロームの明確に定義された分子内距離に位置決めされた二核類似体との比較を行った。
スペクトルホールバーニング、自由誘導崩壊、100mK以下の温度での光子エコー測定を含む低温アンサンブル分光を用いて、長い光コヒーレンス時間$T_{2,\text{o}}$が最大9$μ$sであることを示す。
スケーラブルなマルチキュービットアーキテクチャに向けた重要なステップとして、条件付きイオン-イオン相互作用を探索するために制御ターゲットシーケンスが実装され、二核錯体におけるより強い相互作用誘起のデファス化が明らかになった。
最後に、二核錯体の光マイクロキャビティへの集積を示し、$\mathrm{}^5\mathrm{D}_0\rightarrow\mathrm{}^7\mathrm{F}_0$トランジションの380倍の発光を観察する。
これらの結果は、分子レアアース錯体を、スケーラブルな量子技術のための汎用的で化学的に調整可能なビルディングブロックとして位置づけている。
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