論文の概要: Fast Cooling of Trapped Ion in Strong Sideband Coupling Regime
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2011.09613v1
- Date: Thu, 19 Nov 2020 02:01:31 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-23 17:22:55.155416
- Title: Fast Cooling of Trapped Ion in Strong Sideband Coupling Regime
- Title（参考訳）: 強サイドバンド結合レジームにおけるトラップイオンの高速冷却
- Authors: Shuo Zhang and Jian-Qi Zhang and Wei Wu and Wan-Su Bao and Chu Guo
- Abstract要約: Lamb-Dicke パラメータ $etall1$ のランブ-ディッケ系におけるトラップイオンは、サイドバンド冷却を用いてその運動基底状態まで冷却することができる。
標準サイドバンド冷却は、内部励起状態の自然な線幅$gamma$と比較してサイドバンド結合強度が小さい弱いサイドバンドカップリング限界で機能する。
我々は、サイドバンド結合強度が$gamma$以上の強いサイドバンド結合系における冷却スキームを考える。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 9.850203673125119
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Trapped ion in the Lamb-Dicke regime with the Lamb-Dicke parameter $\eta\ll1$
can be cooled down to its motional ground state using sideband cooling.
Standard sideband cooling works in the weak sideband coupling limit, where the
sideband coupling strength is small compared to the natural linewidth $\gamma$
of the internal excited state, with a cooling rate much less than $\gamma$.
Here we consider cooling schemes in the strong sideband coupling regime, where
the sideband coupling strength is comparable or even greater than $\gamma$. We
derive analytic expressions for the cooling rate and the average occupation of
the motional steady state in this regime, based on which we show that one can
reach a cooling rate which is proportional to $\gamma$, while at the same time
the steady state occupation increases by a correction term proportional to
$\eta^{2}$ compared to the weak sideband coupling limit. We demonstrate with
numerical simulations that our analytic expressions faithfully recover the
exact dynamics in the strong sideband coupling regime.
- Abstract（参考訳）: Lamb-Dicke パラメータ $\eta\ll1$ のランブ-ディッケ系におけるトラップイオンは、サイドバンド冷却を用いてその運動基底状態まで冷却することができる。
標準サイドバンド冷却は、内部励起状態の自然な直線幅$\gamma$と比較してサイドバンド結合強度が小さく、冷却率が$\gamma$よりもはるかに低い弱いサイドバンドカップリング限界で動作する。
ここでは,側バンド結合強度が$\gamma$ を超えるような強側バンド結合方式における冷却スキームを考える。
この方法では, 冷却速度と運動定常状態の平均占有率に関する解析式を導出し, また, 弱側バンド結合限界と比較して, 定常占有率が$\eta^{2}$に比例する補正項によって増加することを示し, 冷却速度を$\gamma$に比例することを示した。
解析式が強側帯結合系における厳密なダイナミクスを忠実に回復できることを数値シミュレーションにより示す。
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