密集浴中单个核自旋的腔体增强光谱学
量子物理
2025-05-05 v2 其他凝聚态物理
摘要
基于电子自旋与其周围核自旋之间超超声子相互作用的回声法光谱学，可提供对固体中自旋微观磁环境的详细见解。然而，在密集浴中解析单个核自旋仍是一个突破性挑战，其中许多核自旋的耦合强度相当。同时，这需要高谱分辨率和较大的信噪比。然而，当探测自旋群集时，掺杂体之间的偶极相互作用会导致浓度依赖的分辨率与信噪比之间的权衡。本文通过将发射器集成到高 finesse 气体腔中，完全消除了此前光学-回声-包络调制光谱学实验的这一限制，后者即使在极低浓度下也可实现强回声。为展示其潜力，我们将该技术应用于镱掺杂镧硅酸盐（Er:YSO）。实现了前所未有的谱分辨率，使我们能够精确测量与每个发射器周围四个 Y 核自旋之间超超声子相互作用。通过气体腔实现的信噪比提升，使我们能够将该方法扩展到最低浓度——即单个掺杂体水平，从而提供一种用于检测和研究单个核自旋的工具。因此，我们的技术为改进对固体中密集核自旋浴的理解指明了道路。
引用
@article{arxiv.2504.12957,
title = {Cavity-enhanced spectroscopy of individual nuclear spins in a dense bath},
author = {Alexander Ulanowski and Olivier Kuijpers and Benjamin Merkel and Adrian Holzäpfel and Andreas Reiserer},
journal= {arXiv preprint arXiv:2504.12957},
year = {2025}
}