論文の概要: A unified framework for determining transition dipole polarization in solid-state spin defects
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.28784v1
- Date: Sat, 27 Jun 2026 07:27:48 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-06-30 18:07:15.688506
- Title: A unified framework for determining transition dipole polarization in solid-state spin defects
- Title（参考訳）: 固体スピン欠陥における遷移双極子偏極決定のための統一的枠組み
- Abstract要約: 我々は,スピン1/2固体欠陥における電気遷移双極子偏極をアンサンブル分光から直接再構成する枠組みを開発した。
結果は、アンサンブル分光法から固体量子エミッタの微視的特性を抽出し、工学的に最適化されたスピン光子とスピンフォノンの界面を抽出するために広く応用できるルートを確立した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.476851709406945
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Spin-photon interfaces based on solid-state defects are key building blocks for scalable quantum networks and hybrid quantum platforms. Optimizing light-matter coupling in these systems requires precise knowledge of the optical transition dipole polarization, yet for many promising quantum emitters this quantity is hard to determine and therefore remains poorly characterized. Here, we develop a framework for reconstructing electric transition dipole polarization in spin-1/2 solid-state defects directly from ensemble spectroscopy. The approach combines the response of photoluminescence spectra to magnetic field, optical polarization, and strain. Applied to erbium ions in silicon, a particularly challenging system containing multiple crystallographic subsites, the framework identifies strain-induced shifts as the origin of asymmetric ensemble spectra and enables simultaneous determination of the optical dipole polarization and strain-orbital coupling tensor. The resulting model predicts how cavity-ion coupling depends on crystallographic orientation and magnetic-field direction, which we verify using single erbium ions coupled to a nanophotonic cavity. Together, these results establish a broadly applicable route for extracting microscopic properties of solid-state quantum emitters from ensemble spectroscopy and for engineering optimized spin-photon and spin-phonon interfaces.
- Abstract（参考訳）: 固体欠陥に基づくスピン光子インタフェースは、スケーラブルな量子ネットワークとハイブリッド量子プラットフォームのための鍵となる構成要素である。
これらの系における光-物質結合の最適化には、光学遷移双極子偏極の正確な知識が必要であるが、多くの有望な量子放出器では、この量を決定することは困難であり、したがって貧弱な特性を保っている。
そこで我々は,スピン1/2固体欠陥の電気遷移双極子偏極をアンサンブル分光から直接再構成する枠組みを開発した。
このアプローチは、磁場、光偏光、ひずみに対する発光スペクトルの反応を組み合わせたものである。
シリコン中のエルビウムイオンに対して、複数の結晶性サブサイトを含む特に困難なシステムであるこのフレームワークは、ひずみ誘起シフトを非対称アンサンブルスペクトルの起源として同定し、光学双極子偏光とひずみ-軌道結合テンソルの同時決定を可能にする。
その結果, ナノフォトニックキャビティに結合した単一エルビウムイオンを用いて, 結晶方位と磁場方向に依存するキャビティイオン結合の予測を行った。
これらの結果は、アンサンブル分光法から固体量子エミッタの微視的特性を抽出し、工学的に最適化されたスピン光子とスピンフォノンの界面を抽出するために広く応用できるルートを確立した。
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