論文の概要: Cavity-enhanced optical lattices for scaling neutral atom quantum technologies to higher qubit numbers

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2110.08073v2
• Date: Fri, 4 Nov 2022 14:00:58 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-11 10:12:14.513074
• Title: Cavity-enhanced optical lattices for scaling neutral atom quantum technologies to higher qubit numbers
• Title（参考訳）: 高量子ビット数への中性原子量子技術のスケーリングのためのキャビティ強化光学格子
• Authors: A. J. Park, J. Trautmann, N. \v{S}anti\'c, V. Kl\"usener, A. Heinz, I. Bloch, S. Blatt
• Abstract要約: 我々は,光格子中の超低温原子を用いた実験を,最先端の自由空間格子に対して桁違いにスケールアップする空洞型解を示す。 以上の結果から,任意の波長で大きな,深い,安定した2次元キャビティ強化格子を作成でき,中性原子ベースの量子シミュレータ,量子コンピュータ,センサ,光学格子時計のスケールアップに使用できることがわかった。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We demonstrate a cavity-based solution to scale up experiments with ultracold atoms in optical lattices by an order of magnitude over state-of-the-art free space lattices. Our two-dimensional optical lattices are created by power enhancement cavities with large mode waists of 489(8) $\mu$m and allow us to trap ultracold strontium atoms at a lattice depth of 60 $\mu$K by using only 80 mW of input light per cavity axis. We characterize these lattices using high-resolution clock spectroscopy and resolve carrier transitions between different vibrational levels. With these spectral features, we locally measure the lattice potential envelope and the sample temperature with a spatial resolution limited only by the optical resolution of the imaging system. The measured ground-band and trap lifetimes are 18(3) s and 59(2) s, respectively, and the lattice frequency (depth) is long-term stable on the MHz (0.1\%) level. Our results show that large, deep, and stable two-dimensional cavity-enhanced lattices can be created at any wavelength and can be used to scale up neutral-atom-based quantum simulators, quantum computers, sensors, and optical lattice clocks.
• Abstract（参考訳）: 我々は,光格子中の超低温原子を用いた実験を,最先端の自由空間格子に対して桁違いにスケールアップする空洞型解を示す。 2次元光学格子は489(8)$\mu$mの大きなモードウエストを持つパワーエンハンスキャビティによって作成され、極低温ストロンチウム原子をキャビティ軸当たり80mwの入力光しか使わず、格子深さ60$\mu$kで捕捉することができる。 これらの格子を高分解能のクロックスペクトロスコピーを用いて特徴付け、異なる振動レベル間のキャリア転移を解消する。 これらのスペクトル特性を用いて,撮像系の光学分解能のみに制限された空間分解能で,格子電位包絡と試料温度を局所的に測定する。 測定された地上帯域とトラップ寿命はそれぞれ18(3)sと59(2)sであり、格子周波数(深さ)はMHz(0.1\%)レベルで長期安定である。 以上の結果から, 量子シミュレータ, 量子コンピュータ, センサ, および光格子時計をスケールアップするために, 大きく, 深く, 安定な2次元キャビティエンハンス格子を任意の波長で生成できることがわかった。

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