Gd$^{3+}$ 多能级自旋系统与片上超导谐振器的强耦合
量子物理
2023-03-31 v2 介观与纳米尺度物理
摘要
我们报告了实现白钨矿（CaWO）单晶中 Gd 自旋系综与共面带状线超导腔谐振模式之间的强耦合，导致自旋-光子态产生 146 MHz 的大间距。该相互作用可由 Dicke 模型和多能级自旋系统的晶体场哈密顿量很好地描述。我们观察到，由于腔体中光子的存在，晶体场参数发生变化，从而对晶体基态产生显著微扰。利用有限元计算，我们数值估计了腔体传感体积以及平均自旋-光子耦合强度 620 Hz。最后，通过记录腔体环下降信号作为脉冲长度和幅度的函数，利用脉冲测量探索了自旋-腔体态的动力学。结果表明，存在一种通过主动冷却过程将该多能级系统初始化至基态的潜在方法。
引用
@article{arxiv.2210.05053,
title = {Strong coupling of a Gd$^{3+}$ multilevel spin system to an on-chip superconducting resonator},
author = {Giovanni Franco-Rivera and Josiah Cochran and Seiji Miyashita and Sylvain Bertaina and Irinel Chiorescu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2210.05053},
year = {2023}
}