亚秒级自旋相干性及寿命限制的光学响应: $^{171}$Yb$^{3+}$:CaWO$_4$ 中的实验研究
量子物理
2025-12-01 v2 材料科学
原子物理
摘要
光可寻址的固态自旋体在量子技术领域得到广泛研究，为量子计算、通信和感应提供了独特优势。推进这些应用通常受限于寻找同时具备寿命限制光学响应和长时间自旋相干性材料的难度。本文我们引入 Yb 离子掺杂于 CaWO 晶体中。我们对激发态进行高分辨率光谱测量，并演示了对电子-核自旋集 Ensemble 的全光相干控制。我们发现该光学跃迁的非均匀衰宽仅为 185 MHz，辐射寿命限制的相干时间可达 0.75 毫秒。紧随其后，我们测量到自旋-跃迁集 Ensemble 线宽为 5 kHz，电子-核自旋相干时间在 50~mK 至 1~K 温度范围内可达 0.15 秒。这些结果表明 Yb:CaWO 作为构建基于 Ensemble 存储、微波到光学转换器以及可光学寻址的单离子自旋量子比特的低噪声平台具有巨大的潜力。
引用
@article{arxiv.2504.01592,
title = {Sub-second spin and lifetime-limited optical coherences in $^{171}$Yb$^{3+}$:CaWO$_4$},
author = {Alexey Tiranov and Emanuel Green and Sophie Hermans and Erin Liu and Federico Chiossi and Diana Serrano and Pascal Loiseau and Achuthan Manoj Kumar and Sylvain Bertaina and Andrei Faraon and Philippe Goldner},
journal= {arXiv preprint arXiv:2504.01592},
year = {2025}
}