論文の概要: Buffer gas cooling of ions in time-dependent traps using ultracold atoms

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2109.15195v1
• Date: Thu, 30 Sep 2021 15:12:41 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-12 23:00:29.957902
• Title: Buffer gas cooling of ions in time-dependent traps using ultracold atoms
• Title（参考訳）: 超低温原子を用いた時間依存トラップにおけるイオンのバッファーガス冷却
• Authors: E. Trimby, H. Hirzler, H. F\"urst, A. Safavi-Naini, R. Gerritsma, R. S. Lous
• Abstract要約: 超低温原子ガスを用いた閉じ込められたイオンバッファーガス冷却の数値シミュレーション結果について報告する。 いわゆる過度なマイクロモーションを引き起こす実験的な不完全性を考えると、これらすべてで非常に類似したイオンエネルギーが到達できることが分かっています。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: For exploration of quantum effects with hybrid atom-ion systems, reaching ultracold temperatures is the major limiting factor. In this work, we present results on numerical simulations of trapped ion buffer gas cooling using an ultracold atomic gas in a large number of experimentally realistic scenarios. We explore the suppression of micromotion-induced heating effects through optimization of trap parameters for various radio-frequency (rf) traps and rf driving schemes including linear and octupole traps, digital Paul traps, rotating traps and hybrid optical/rf traps. We find that very similar ion energies can be reached in all of them even when considering experimental imperfections that cause so-called excess micromotion. Moreover we look into a quantum description of the system and show that quantum mechanics cannot save the ion from micromotion-induced heating in an atom-ion collision. The results suggest that buffer gas cooling can be used to reach close to the ion's groundstate of motion and is even competitive when compared to some sub-Doppler cooling techniques such as Sisyphus cooling. Thus, buffer gas cooling is a viable alternative for ions that are not amenable to laser cooling, a result that may be of interest for studies into quantum chemistry and precision spectroscopy.
• Abstract（参考訳）: ハイブリッド原子イオン系による量子効果の探索では、超低温に達することが大きな制限因子である。 本研究では, 超低温の原子ガスを用いた閉じ込められたイオンバッファーガス冷却のシミュレーション結果について, 多くの実験シナリオで報告する。 様々な高周波(rf)トラップに対するトラップパラメータの最適化と、リニアおよびオクタプルトラップ、デジタルポールトラップ、回転トラップ、ハイブリッド光/rfトラップを含むrf駆動方式によるマイクロモーション誘導加熱効果の抑制について検討する。 いわゆる過度なマイクロモーションを引き起こす実験的な不完全性を考えると、これらすべてで非常に類似したイオンエネルギーが到達できることがわかった。 さらに、系の量子的記述を考察し、原子-イオン衝突における微動誘起加熱からイオンを救えないことを示す。 その結果, 緩衝材ガス冷却はイオンの基底状態に近い位置まで到達でき, シシフス冷却などのサブドップラー冷却技術と比較するとさらに競争力があることが示唆された。 したがって、バッファーガスの冷却は、レーザー冷却に適さないイオンにとって有効な代替手段であり、量子化学や精密分光の研究に有用である。

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