論文の概要: Rydberg ions in coherent motional states: A new method for determining
the polarizability of Rydberg ions
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2208.11117v1
- Date: Tue, 23 Aug 2022 17:56:50 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-01-30 02:17:18.855260
- Title: Rydberg ions in coherent motional states: A new method for determining
the polarizability of Rydberg ions
- Title（参考訳）: コヒーレント運動状態におけるライドバーグイオン:ライドバーグイオンの偏光性を決定する新しい方法
- Authors: Marie Niederl\"ander, Jonas Vogel, Alexander Schulze-Makuch, Bastien
G\'ely, Arezoo Mokhberi and Ferdinand Schmidt-Kaler
- Abstract要約: 本稿では,ポールトラップに閉じ込められたリドベルクイオンの偏光性を測定する方法を提案する。
この方法は実装が容易で、主数や角量子数に関わらず、異なるリドベルク状態に適用できる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 71.05995184390709
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We present a method for measuring the polarizability of Rydberg ions confined
in the harmonic potential of a Paul trap. For a highly excited electronic
state, the coupling between the electronic wave function and the trapping field
modifies the excitation probability depending on the motional state of the ion.
This interaction strongly depends on the polarizability of the excited state
and manifests itself in the state-dependent secular frequencies of the ion. We
initialize a single trapped $^{40}$Ca$^+$ ion from the motional ground state
into coherent states with $|\alpha|$ up to 12 using electric voltages on the
trap segments. The internal state, firstly initialised in the long-lived
3D$_{5/2}$ state, is excited to a Rydberg S$_{1/2}$-state via the 5P$_{3/2}$
state in a two-photon process. We probe the depletion of the 3D$_{5/2}$ state
owing to the Rydberg excitation followed by a decay into the internal ground
4S$_{1/2}$ state. By analysing the obtained spectra we extract the
polarizability of Rydberg states which agree with numerical calculations. The
method is easy-to-implement and applicable to different Rydberg states
regardless of their principal or angular quantum numbers. An accurate value of
the state polarizability is needed for quantum gate operations with Rydberg ion
crystals.
- Abstract（参考訳）: 本稿では,ポールトラップの高調波ポテンシャルに閉じ込められたリドベルクイオンの偏光性を測定する方法を提案する。
高励起電子状態において、電子波動関数とトラップ場との結合は、イオンの運動状態に応じて励起確率を変化させる。
この相互作用は励起状態の分極性に強く依存し、イオンの状態に依存した周期周波数で現れる。
我々は、トラップセグメント上の電圧を用いて、1つのトラップされた$^{40}$Ca$^+$イオンを、運動基底状態から$|\alpha|$12のコヒーレントな状態に初期化する。
内部状態は、最初は長寿命の3D$_{5/2}$状態で初期化され、2光子過程における5P$_{3/2}$状態を介して、Rydberg S$_{1/2}$状態に励起される。
我々は、リュードベルクの励起による3D$_{5/2}$状態の枯渇を調査し、続いて内部基底 4S$_{1/2}$状態に崩壊する。
得られたスペクトルを解析することにより、数値計算と一致するrydberg状態の分極性を抽出する。
この方法は実装が容易で、主数や角量子数に関わらず、異なるリドベルク状態に適用できる。
ライドバーグイオン結晶を用いた量子ゲート操作には、状態偏光性の正確な値が必要である。
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