磁気的純化固体原子系の創成と量子メモリ応用に関する研究

研究磁纯化固态原子系统的创建和量子存储应用

• 批准号: 22H01995
• 负责人: 俵 毅彦
• 金额: $ 10.73万
• 依托单位: Nihon University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H01995/
• 关键词: 希土類; 量子メモリ; エルビウム; 同位体制御

2022年度は計画通り、Si原料を磁気的純化（28Siのみに同位体制御）した167Er:Y28SOバルク結晶の結晶成長、及びそのホストに添加された167Erにおけるコヒーレンス時間の評価を行った。ここで従来の167Er:YSO（Siの磁気的純化なし）結晶と比較するために、167Erの添加濃度は10ppm（仕込み組成）とした。結晶成長はCzochralski法を用い、2cm角程度のインゴットの形成に成功した。ここから5×5×6 mmの光学測定用サンプルを切り出し、結晶表面にアンチリフレクションコーティングを施した。まず、Photoluminescence Excitation (PLE）による、Stark（結晶場分裂）準位の評価を4Kにて行った。作製された167Er:Y28SO結晶では、文献値通りのStark準位の形成が確認され、ホスト結晶の高品質成長ならびに167Erの適切な添加が確認された。次にスペクトルホールバーニング（SHB）による、167Erの超微細構造準位の不均一幅および均一幅の測定を行った。不均一幅はその吸収位置および収集線幅ともに、従来の167Er:YSOと同様のスペクトルを示した一方で、吸収深さは一桁程度小さいものとなった。これはホスト結晶の結晶成長時の167Erの取り込まれ方が異なり、実効的な167Er添加濃度が低下してしまっていると考えられる。そのためSHBによる均一幅の観測は、信号強度が十分に取れず正確な評価ができておらず、2023年度に継続して評価を行っていく予定である。

在计划的2022财年中，评估了167er的晶体生长：Y28SO散装晶体，这些晶体被磁纯化（仅同位素对照到28SI），并评估了167er添加到宿主时的相干时间。在这里，为了比较常规167er：ySO（无磁纯化）晶体，167ER的添加浓度为10 ppm（进料组成）。使用Czochralski方法进行晶体生长，并成功形成直径约为2 cm的锭。由此，切出用于光学测量的样品，切出5×5×6 mm，并将抗反射涂层应用于晶体表面。首先，使用4K处的光致发光激发（PLE）评估了Stark（晶体场分裂）水平。制备的167er：Y28SO晶体表明，根据文献值形成了鲜明的水平，并且确认了宿主晶体的高质量生长，并确认了适当的167ER。接下来，通过光谱孔燃烧（SHB）测量了167er超微结构水平的不均匀和均匀宽度。非均匀宽度表现出与传统167er相似的光谱：在吸收位置和收集线宽度上均具有YSO，而吸收深度大约较小。这被认为是因为宿主晶体生长过程中167ER的掺入有所不同，并且添加的167er的有效浓度也有所下降。因此，由于信号强度不足，未实现测量的准确性，因此未能实现使用SHB的均匀宽度观察，并且计划在2023年继续进行评估。

项目成果

Remarkable Improvement of Atomic-Frequency-Comb Memory Efficiency by Comb Transfer Method in 167Er3+:Y2SiO5 under Zero Magnetic Field

零磁场下 167Er3 :Y2SiO5 梳状传输方法显着提高原子频率梳状存储器效率

• 发表时间: 2022
• 作者: S. Yasui;M. Hiraishi;A. Ishizawa;H. Omi;T. Inaba;X. Xu;R. Kaji;S. Adachi;T. Tawara
• 通讯作者: T. Tawara

Creation of a high-resolution atomic frequency comb and optimization of the pulse sequence for high-efficiency quantum memory in ¹⁶⁷Er:Y₂SiO₅

¹⁶⁷Er:Y₂SiO₅高效量子存储器高分辨率原子频率梳的创建及脉冲序列优化

• DOI: 10.1364/optcon.457429
• 发表时间: 2022
• 期刊: Optics Continuum
• 作者: Yasui S.;Hiraishi M.;Ishizawa A.;Omi H.;Inaba T.;Xu X.;Kaji R.;Adachi S.;Tawara T.
• 通讯作者: Tawara T.

Comb Transfer 法による Atomic Frequency Comb量子メモリの高効率化

利用梳状传输方法提高原子频率梳量子存储器的效率

• 发表时间: 2022
• 作者: 安井翔一郎;平石真也;石澤淳;尾身博雄;稲葉智宏;Xuejun Xu;鍜治怜奈;足立智;俵毅彦
• 通讯作者: 俵毅彦

167Er3+:Y2SiO5におけるスピン状態保存の為の長コヒーレンス準位の探索

寻找 167Er3+:Y2SiO5 中自旋态保存的长相干能级

• 发表时间: 2023
• 作者: 松浦求磨;安井翔一郎;鍜治怜奈;俵毅彦;足立智
• 通讯作者: 足立智

Spectroscopic examination of optical coupling between erbium ions and microring resonators on Si-integrated on-chip devices

硅集成片上器件上铒离子与微环谐振器之间光学耦合的光谱检查

• 发表时间: 2022
• 作者: M. Hiraishi;T. Inaba;X. Xu;H. Sanada;T. Tsuchizawa;A. Ishizawa;T. Tawara;J. Longdell;K. Oguri;H. Gotoh
• 通讯作者: H. Gotoh