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Optically detected spin-mechanical resonance in silicon carbide membranes

机译：碳化硅膜中的光学检测旋转机械共振

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摘要

Hybrid spin-mechanical systems are a promising platform for future quantum technologies. Usually they require the application of additional microwave fields to project integer spin to a readable state. We develop a theory of optically detected spin-mechanical resonance associated with half-integer spin defects in silicon carbide (SiC) membranes. It occurs when a spin resonance frequency matches a resonance frequency of a mechanical mode, resulting in a shortening of the spin-relaxation time through resonantly enhanced spinphonon coupling. The effect can be detected as an abrupt reduction of the photoluminescence intensity under optical pumping without application of microwave fields. We propose all-optical protocols based on such spin-mechanical resonance to detect external magnetic fields and mass with ultrahigh sensitivity. We also discuss room-temperature nonlinear effects under strong optical pumping, including spin-mediated cooling and heating of mechanical modes. Our approach suggests a concept for quantum sensing using spin-optomechanics.
机译：混合旋转机械系统是未来量子技术的有希望的平台。通常，它们需要将额外的微波字段应用于将整数旋转投影到可读状态。我们开发了与碳化硅（SiC）膜中的半整数旋转缺陷相关的光学检测到的旋转机械共振理论。当自旋共振频率与机械模式的共振频率匹配时，会发生通过谐振增强的纺锤耦合来缩短自旋弛豫时间。可以检测效果作为光学泵浦下的光致发光强度的突然降低，而无需施加微波场。我们基于这种自旋机械共振提出了全光学协议，以检测外部磁场和具有超高敏感性的质量。我们还在强光泵浦下讨论室温非线性效果，包括旋转介导的冷却和机械模式加热。我们的方法表明了使用自旋光机械的量子传感的概念。

著录项

  • 来源
    《Physical review》 |2019年第9期|094104.1-094104.10|共10页
  • 作者

    Poshakinskiy A. V; Astakhov G. V;

  • 作者单位

    Ioffe Inst St Petersburg 194021 Russia;

    Ioffe Inst St Petersburg 194021 Russia|Helmholtz Zentrum Dresden Rossendorf Inst Ion Beam Phys & Mat Res D-01328 Dresden Germany;

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