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Photoionisation detection of a single Er3+ ion with sub-100-ns time resolution

National Science Review 2024年第4期11卷 38-45页

作者： Yangbo Zhang Wenda Fan Jiliang Yang Hao Guan Qi Zhang Xi Qin Changkui Duan Gabriele G.de Boo Brett C.Johnson Jeffrey C.Mc Callum Matthew J.Sellars Sven Rogge Chunming Yin Jiangfeng Du CAS Key Laboratory of Microscale Magnetic Resonance and School of Physical Sciences University of Science and Technology of China CAS Center for Excellence in Quantum Information and Quantum Physics University of Science and Technology of China Hefei National Laboratory University of Science and Technology of China Centre of Excellence for Quantum Computation and Communication Technology School of Physics University of New South Wales Centre of Excellence for Quantum Computation and Communication Technology School of Engineering RMIT University Centre of Excellence for Quantum Computation and Communication Technology School of Physics University of Melbourne Centre of Excellence for Quantum Computation and Communication Technology Research School of Physics and Engineering Australian National University

Efficient detection of single optical centres in solids is essential for quantum information processing, sensing and single-photon generation *** this work,we use radio-frequency（RF） reflectometry to electrically detect the photoionisation induced by a single Er3+ion in *** high bandwidth and sensitivity of the RF reflectometry provide sub-100-ns time resolution for the photoionisation *** this technique,the optically excited state lifetime of a single Er3+ion in a Si nano-transistor is measured for the first time to be 0.49±0.04μ*** results demonstrate an efficient approach for detecting a charge state change induced by Er excitation and *** approach could be used for fast readout of other single optical centres in solids and is attractive for large-scale integrated optical quantum systems thanks to the multi-channel RF reflectometry demonstrated with frequency multiplexing techniques.

关键词： single optical centres erbium ions RF reflectometry photoionisation detection

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