論文の概要: Motional heating of spatially extended ion crystals
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2012.10336v2
- Date: Fri, 28 May 2021 15:25:26 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-20 06:16:30.081554
- Title: Motional heating of spatially extended ion crystals
- Title（参考訳）: 空間拡大したイオン結晶の運動加熱
- Authors: D. Kalincev, L. S. Dreissen, A. P. Kulosa, C-H. Yeh, H. A. F\"urst, T.
E. Mehlst\"aubler
- Abstract要約: 本研究では,1つのイオンの運動モードの加熱と,リニア無線周波数(rf)ポールトラップに閉じ込められた拡張イオン結晶の加熱について検討した。
単イオン軸および放射加熱速度は一貫しており、電界ノイズは4年間にわたって安定している。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We study heating of motional modes of a single ion and of extended ion
crystals trapped in a linear radio frequency (rf) Paul trap with a precision of
$\Delta \dot{\bar{n}} \approx 0.2 $ phonons s$^{-1}$. Single-ion axial and
radial heating rates are consistent and electric field noise has been stable
over the course of four years. At a secular frequency of
$\omega_\mathrm{sec}=2\pi\times620$ kHz, we measure $\dot{\bar{n}} = 0.56(6)$
phonons s$^{-1}$ per ion for the center-of-mass (com) mode of linear chains of
up to eleven ions and observe no significant heating of the out-of-phase (oop)
modes. By displacing the ions away from the nodal line, inducing excess
micromotion, rf noise heats the com mode quadratically as a function of radial
displacement $r$ by $\dot{\bar{n}}(r)/ r^2 = 0.89(4)$ phonons s$^{-1}$
$\mu$m$^{-2}$ per ion, while the oop modes are protected from rf-noise induced
heating in linear chains. By changing the quality factor of the resonant rf
circuit from $Q=542$ to $Q=204$, we observe an increase of rf noise by a factor
of up to 3. We show that the rf-noise induced heating of motional modes of
extended crystals also depends on the symmetry of the crystal and of the mode
itself. As an example, we consider several 2D and 3D crystal configurations.
Heating rates of up to 500 phonons s$^{-1}$ are observed for individual modes,
giving rise to a total kinetic energy increase and thus a fractional time
dilation shift of up to $-0.3\times 10^{-18}$ s$^{-1}$ of the total system. In
addition, we detail on how the excitation probability of the individual ions is
reduced and decoherence is increased due to the Debye-Waller effect.
- Abstract（参考訳）: 我々は,1つのイオンの運動モードの加熱と,リニア無線周波数(rf)ポールトラップに閉じ込められた拡張イオン結晶の加熱について,$\Delta \dot{\bar{n}} \approx 0.2 $ phonons s$^{-1}$の精度で検討した。
単イオン軸および放射加熱速度は一貫しており、電界ノイズは4年間にわたって安定している。
平均周波数は$\omega_\mathrm{sec}=2\pi\times 620$ kHzで、最大11イオンのリニアチェーンの中心(コム)モードに対して$\dot{\bar{n}} = 0.56(6)$ phonons s$^{-1}$ ionを測り、相外(オップ)モードの顕著な加熱を観測しない。
ラジアル変位$r$ by $\dot{\bar{n}}(r)/ r^2 = 0.89(4)$ phonons s$^{-1}$ $\mu$m$^{-2}$ イオン当たりのイオンを除去し、過剰なマイクロモーションを誘導することにより、rfノイズはコンモードを2次に加熱する。
共振rf回路の品質係数を$q=542$から$q=204$に変更することにより、rfノイズの増大を最大3。
拡張結晶の運動モードのrfノイズによる加熱は、結晶の対称性やモード自体にも依存することを示した。
例えば、いくつかの2次元および3次元結晶構成を考える。
個々のモードで最大500フォノンs$^{-1}$の加熱速度が観測され、運動エネルギーの総増加が生じるため、総系の分断時間拡張は最大$-0.3\times 10^{-18}$ s$^{-1}$となる。
さらに, 個々のイオンの励起確率を低減し, デバイワラー効果によりデコヒーレンスを増加させる方法について詳述する。
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