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Nd3+:LaF3晶体中Nd3+离子对协同（纠缠）量子态的光谱证据

DOI：10.1016/j.jlumin.2019.116920 期刊：Journal of Luminescence 出版年份：2019 更新时间：2025-09-11 14:15:04
摘要： 我们通过强共振四极-四极相互作用，在一对Nd3?离子中证明了纠缠的4I9/2(1)×4G5/2(1)量子态的存在。为此，我们在液氦温度下采用窄线宽（0.05 ?）可调谐脉冲染料激光激发1% Nd3?:LaF?晶体4I9/2(1)→4G5/2(1)跃迁，并以高光谱分辨率（0.1 ?）测量了不同光学中心（OCs）在Nd3? 4F3/2(1)→4I9/2(1)跃迁处的位点选择性近红外（NIR）荧光光谱；同时记录了4I9/2(1)→4G5/2(1)跃迁（0.05 ?）的NIR荧光激发光谱；通过改变激发与检测波长，我们测定了特定类型OCs的红外荧光动力学过程。结果显示4F3/2(1)→4I9/2(1)跃迁的荧光光谱存在30 cm?1范围内的非均匀展宽，表现为众多不同OCs的窄非均匀展宽谱线。通过分析4F3/2(1)亚稳态荧光动力学衰减时间，我们将每条谱线归属为不同的单中心、双中心、三中心或四中心光学构型。在1.6 K条件下，1%Nd3?:LaF?晶体中每种OCs都展现出其特有的4I9/2(1)→4G5/2(1)跃迁红外荧光激发光谱。其中一对中心谱线（频率17313.3 cm?1）呈现0.2 cm?1的精细分裂，其形态与分裂值可通过理论解释为：该谱线对应于相距约4.1 ?的短程Nd3?离子对所纠缠的4I9/2(1)×4G5/2(1)量子态激发。
作者： Yu V. Orlovskii，H. Gross，E.E. Vinogradova，V. Boltrushko，V. Hizhnyakov
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究Nd3?:LaF?晶体中由于离子间强共振四极-四极相互作用导致的一对Nd3?离子中纠缠量子态的存在。

研究成果

该研究证实了在Nd3t:LaF3晶体中的一对Nd3t离子存在纠缠量子态，其光谱线的精细分裂归因于这些量子态。实验结果得到了理论计算的支持。

研究不足

该研究受限于设备的光谱分辨率和温度条件（液氦温度）。纠缠态的相干性可能会受到弛豫过程的影响。

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