論文の概要: Optical super-resolution sensing of a trapped ion's wave packet size
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2104.07095v2
- Date: Thu, 7 Oct 2021 14:59:48 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-03 20:54:04.767886
- Title: Optical super-resolution sensing of a trapped ion's wave packet size
- Title（参考訳）: 閉じ込められたイオンの波長パケットサイズの光学超解像検出
- Authors: Martin Drechsler, Sebastian Wolf, Christian T. Schmiegelow, Ferdinand
Schmidt-Kaler
- Abstract要約: 単一トラップイオンのウェーブパケットの大きさの超高分解能光センシングを実証する。
我々の手法は、よく知られた基底状態枯渇技術(GSD)をコヒーレントな状態に拡張する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 26.98676199482944
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We demonstrate super-resolution optical sensing of the size of the wave
packet of a single trapped ion. Our method extends the well known ground state
depletion (GSD) technique to the coherent regime. Here, we use a hollow beam to
strongly saturate a coherently driven dipole-forbidden transition around a
sub-diffraction limited area at its center and observe state dependent
fluorescence. By spatially scanning this laser beam over a single trapped
$^{40}\mathrm{Ca}^+$ ion, we are able to measure the wave packet sizes of
cooled ions. Using a depletion beam waist of $4.2(1)\,\mu$m we reach a spatial
resolution which allows us to determine a wave packet size of $39(9)\,$nm for a
near ground state cooled ion. This value matches an independently deduced value
of $32(2)\,$nm, calculated from resolved sideband spectroscopy measurements.
Finally, we discuss the ultimate resolution limits of our adapted GSD imaging
technique in view of applications to direct quantum wave packet imaging.
- Abstract（参考訳）: 単一トラップイオンのウェーブパケットの大きさの超高分解能光センシングを実証する。
我々の手法は、よく知られた基底状態枯渇技術(GSD)をコヒーレントな状態に拡張する。
ここでは,中空ビームを用いてコヒーレントに駆動された双極子-forbidden遷移を中心の準拡散制限領域付近で強く飽和させ,状態依存蛍光を観測する。
このレーザービームを1つの閉じ込められた$^{40}\mathrm{Ca}^+$イオンで空間的に走査することにより、冷却したイオンのウェーブパケットサイズを測定することができる。
4.2(1)\,\mu$mの枯渇ビームウエストを用いて空間分解能に到達し、近くで冷却されたイオンに対して、波のパケットサイズを39(9)\,$nmで決定できる。
この値は、分解されたサイドバンド分光測定から計算された独立に推定された32(2)\,$nmの値と一致する。
最後に, 直接量子波パケットイメージングへの応用の観点から, 適応型gsdイメージング技術の究極の解像度限界について考察する。
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