异构光子接口中稀有稀土离子量子相干性
量子物理
2025-11-26 v1 光学
摘要
将稀有稀土离子嵌入氧化物中以构建量子网络需要与III-V半导体中的亮发射器集成，但局部失序和界面噪声限制了其光学相干性。本文研究了Er^{3+}:TiO_2 薄膜沉积于GaAs和GaSb基板上时，样品整体光谱的微观起源。结合第一性原理计算、噪声哈密顿量建模和蒙特卡罗仿真，我们量化了界面噪声和bulk噪声以及局部应变对铕离子晶体场能级和非均匀线宽的影响。光致发射激发光谱显示，随着Er^{3+}离子距离III-V/氧化物界面 increasing，Y_1\rightarrow Z_1 跃迁呈现系统性的蓝移，符合理论中预测的应变松弛。热处理产生补偿性的红移和线宽变窄，揭示了氧空位和镓扩散噪声的独立作用。这些结果提供了失序驱动的退相干性的微观见解，为可扩展量子技术中的精确混合量子系统控制提供了路径。
引用
@article{arxiv.2511.19668,
title = {Quantum Coherence of Rare-Earth Ions in Heterogeneous Photonic Interfaces},
author = {Henry C. Hammer and Hassan A. Bukhari and Yogendra Limbu and Brett M. Wasick and Christopher Rouleau and Michael E. Flatté and Durga Paudyal and Denis R. Candido and Ravitej Uppu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2511.19668},
year = {2025}
}
备注
19 pages, 5 figures