Электронная и сверхтонкая структура редкоземельных ионов в Y₂SiO₅

Профессор Reid учился в Университете Кентербери, получив степень PhD в области физики в 1981 году. Он три года проработал на химическом факультете Университета Вирджинии и семь лет на факультете физики Университета Гонконга, а затем вернулся в Новую Зеландию в 1993 году. Его исследовательские интересы сосредоточены на спектроскопии и электронной структуре легированных лантанидами материалов. Он автор более 160 журнальных статей и несколько глав книг. Одной из задач практических квантово-информационных приложений, таких как шифрование и вычисление, является сохранение квантовой согласованности. Квантовая когерентность может быть сохранена путем использования ядерных спинов редкоземельных ионов, которые связаны с электронными состояниями через сверхтонкое взаимодействие. Поддержание квантовой когерентности в течение более шести часов с использованием магнито-сверхтонких уровней ионов Eu³⁺ в YSO было достигнуто с использованием подхода ZEFOZ (ZEro First-Order Zeeman), где направление и величина приложенного магнитного поля регулируются, чтобы получить радио -частотный переход, который не имеет зависимости первого порядка от изменений магнитного поля и, следовательно, нечувствителен к неоднородности магнитного поля. Разработка приложений, таких как расположение точек ZEFOZ, требует точного моделирования сверхтонких и магнитных взаимодействий, что обычно делается с использованием спинового гамильтониана. Параметры спин-гамильтониана не переносятся на другие электронные состояния или на другие ионы, поэтому каждое электронное состояние требует другого спинового гамильтониана. Мы стремимся последовательно моделировать электронные и сверхтонкие уровни энергии в рядах редкоземельных элементов, используя модель «кристаллического поля». Это позволит более эффективно исследовать кандидатов для приложений. Отсутствие симметрии в YSO делает обычный подход к кристаллическому полю невозможным. Однако, добавив магнитные и сверхтонкие данные для устранения неоднозначностей, мы недавно показали, что для Er³⁺ можно выполнить точное моделирование. В настоящее время, мы изучаем другие ионы, в том числе Nd³⁺ и Sm³⁺, чтобы продемонстрировать, что мы можем перенести параметры кристаллического поля из Er³⁺ и идентифицировать два разных кристаллографических участка с использованием эффекта Зеемана и лазерной спектроскопии.