論文の概要: Industrially Microfabricated Ion Trap with 1 eV Trap Depth

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2202.08244v2
• Date: Tue, 1 Mar 2022 13:54:42 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-25 16:29:14.186453
• Title: Industrially Microfabricated Ion Trap with 1 eV Trap Depth
• Title（参考訳）: 1evトラップ深さの工業用マイクロ加工イオントラップ
• Authors: S. Auchter, C. Axline, C. Decaroli, M. Valentini, L. Purwin, R. Oswald, R. Matt, E. Aschauer, Y. Colombe, P. Holz, T. Monz, R. Blatt, P. Schindler, C. R\"ossler, and J. Home
• Abstract要約: 大型MEMSマイクロファブリケーションプロセスにおいて, 積層8インチウエハ上に作製したイオントラップについて述べる。 いずれの電極面から200マイクロメートルに保持されたカルシウム40イオンに対して,トラップ深さ1eVを実現する設計を実装した。 1MHz,185Kで40フォノン/秒を観測し,広範囲のトラップ周波数,温度の運動熱速度を測定した。
• 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: Scaling trapped-ion quantum computing will require robust trapping of at least hundreds of ions over long periods, while increasing the complexity and functionality of the trap itself. Symmetric 3D structures enable high trap depth, but microfabrication techniques are generally better suited to planar structures that produce less ideal conditions for trapping. We present an ion trap fabricated on stacked 8-inch wafers in a large-scale MEMS microfabrication process that provides reproducible traps at a large volume. Electrodes are patterned on the surfaces of two opposing wafers bonded to a spacer, forming a 3D structure with 2.5 micrometer standard deviation in alignment across the stack. We implement a design achieving a trap depth of 1 eV for a calcium-40 ion held at 200 micrometers from either electrode plane. We characterize traps, achieving measurement agreement with simulations to within +/-5% for mode frequencies spanning 0.6--3.8 MHz, and evaluate stray electric field across multiple trapping sites. We measure motional heating rates over an extensive range of trap frequencies, and temperatures, observing 40 phonons/s at 1 MHz and 185 K. This fabrication method provides a highly scalable approach for producing a new generation of 3D ion traps.
• Abstract（参考訳）: トラップイオン量子コンピューティングのスケーリングには、長期間にわたって少なくとも数百個のイオンを堅牢にトラップする必要があるが、トラップ自体の複雑さと機能性は増大する。 対称な3d構造は高いトラップ深さを可能にするが、マイクロファブリケーション技術はトラッピングの理想的な条件を生じない平面構造に適している。 大規模なMEMSマイクロファブリケーションプロセスにおいて, 積層8インチウエハ上に作製したイオントラップを用いて, 再現可能なトラップを大量に提供する。 電極は、スペーサに結合した2つの対向ウェハの表面にパターン化され、スタック全体の2.5マイクロメートルの標準偏差を持つ3D構造を形成する。 いずれの電極面から200マイクロメートルに保持されたカルシウム40イオンに対して,トラップ深さ1eVを実現する設計を実装した。 トラップを特徴付け、0.6--3.8mhzのモード周波数の+/-5%以内のシミュレーションで測定を行い、複数のトラップ地点にまたがる成層電場を評価する。 我々は1MHzと185Kで40フォノン/秒を観測し、広い範囲のトラップ周波数と温度の運動熱速度を測定し、新しい世代の3Dイオントラップを作るための高度にスケーラブルな手法を提供する。

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