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稀土分子晶体中的超窄光线宽度

Diana Serrano ¹, Senthil Kumar Kuppusamy ^2,3, Benoît Heinrich ⁴

¹Chimie ParisTech, PSL University, CNRS, Institut de Recherche de Chimie Paris, Paris, France. diana.serrano@chimieparistech.psl.eu.
²Institute for Quantum Materials and Technologies (IQMT), Karlsruhe Institute of Technology (KIT), Karlsruhe, Germany. senthil.kuppusamy2@kit.edu.
³Institute of Nanotechnology, Karlsruhe Institute of Technology (KIT), Karlsruhe, Germany. senthil.kuppusamy2@kit.edu.
⁴Institut de Physique et Chimie des Matériaux de Strasbourg (IPCMS), CNRS-Université de Strasbourg, Strasbourg, France.
⁵Institute of Nanotechnology, Karlsruhe Institute of Technology (KIT), Karlsruhe, Germany.
⁶Karlsruhe Nano Micro Facility (KNMF), Karlsruhe Institute of Technology (KIT), Karlsruhe, Germany.
⁷Institute for Quantum Materials and Technologies (IQMT), Karlsruhe Institute of Technology (KIT), Karlsruhe, Germany.
⁸Physikalisches Institut, Karlsruhe Institute of Technology (KIT), Karlsruhe, Germany.
⁹Institute for Quantum Materials and Technologies (IQMT), Karlsruhe Institute of Technology (KIT), Karlsruhe, Germany. mario.ruben@kit.edu.
¹⁰Institute of Nanotechnology, Karlsruhe Institute of Technology (KIT), Karlsruhe, Germany. mario.ruben@kit.edu.
¹¹Centre Européen de Sciences Quantiques (CESQ), Institut de Science et d'Ingénierie Supramoléculaire (ISIS), Université de Strasbourg, Strasbourg, France. mario.ruben@kit.edu.
¹²Chimie ParisTech, PSL University, CNRS, Institut de Recherche de Chimie Paris, Paris, France. philippe.goldner@chimieparistech.psl.eu.

⁰Chimie ParisTech, PSL University, CNRS, Institut de Recherche de Chimie Paris, Paris, France. diana.serrano@chimieparistech.psl.eu.

Nature +

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2022年三月10日

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概括

研究人员为量子技术开发了稀土分子晶体. 这些晶体具有狭窄的光线宽度,可用于光子量子计算的高效光存储和量子门操作.

科学领域

量子信息科学
材料科学
光子学

背景情况

稀土离子 (REI) 对于量子技术至关重要,因为它们的量子状态寿命长,光谱线宽窄.
现有的晶体材料往往缺乏足够安静的环境,从而阻碍了集成纳米光子.
分子系统通常具有广泛的光线,限制了连贯的光与自旋接口,尽管它们的集成多功能性.

研究的目的

开发一种新的材料平台,将REI的连贯性与分子系统的集成能力相结合.
克服现有的晶体和分子系统对光子量子技术的限制.
使用稀土分子晶体展示关键的量子功能.

主要方法

基于欧的新型分子晶体的合成和表征.
测量光学和自旋均线宽.
演示光学旋转初始化,连贯光存储和离子-离子相互作用的光学控制.

主要成果

欧分子晶体达到几十千赫兹范围的线宽,比其他分子系统要窄得多.
使用原子频进行了有效的光学自旋初始化和相干的光存储.
实现了离子-离子相互作用的光学控制,为量子门的实施铺平了道路.

结论

稀土分子晶体为光子量子技术提供了一个有前途的新平台.
这个平台将高度连贯的REI发射器与分子材料的组成和整合优势结合在一起.
展示的功能突显了量子记忆,传导,计算和集成纳米光子学的发展潜力.