論文の概要: Optical tweezers throw and catch single atoms

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2212.01037v1
• Date: Fri, 2 Dec 2022 09:08:40 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-01-09 22:39:31.948080
• Title: Optical tweezers throw and catch single atoms
• Title（参考訳）: 光ツイーザーは単一原子を投げ、キャッチする
• Authors: Hansub Hwang, Andrew Byun, Juyoung Park, Sylvain de Leseleuc, and Jaewook Ahn
• Abstract要約: ある場所から別の場所へ可動する単一の原子は、量子通信や量子コンピューティングに使用できる空飛ぶ量子メモリを可能にする。 ガイド原子(例えば光ツイーザー)は部分解を提供するが、誘導手段と相互作用する場合、飛行量子ビットの利点は失われる可能性がある。 ここでは、誘導されるのではなく、代わりに光ツイーザーによって投げられ、捕獲される自由飛行する原子を実験的に提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.7046417074932257
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: Single atoms movable from one place to another would enable a flying quantum memory that can be used for quantum communication and quantum computing at the same time. Guided atoms, e.g., by optical tweezers, provide a partial solution, but the benefit of flying qubits could be lost if they still interact with the guiding means. Here we propose and experimentally demonstrate freely-flying atoms that are not guided but are instead thrown and caught by optical tweezers. In experiments, cold atoms at 40 micro Kelvin temperature are thrown up to a free-flying speed of 0.65 m/s over a travel distance of 12.6 micrometer at a transportation efficiency of 94(3)%, even in the presence of other optical tweezers or atoms en route. This performance is not fundamentally limited but by current settings of optical tweezers with limited potential depth and width. We provide a set of proof-of-principle flying atom demonstrations, which include atom transport through optical tweezers, atom arrangements by flying atoms, and atom scattering off optical tweezers. Our study suggests possible applications of flying atoms, not only in fundamental studies such as single-atom low-energy collisions, but also non-photon quantum communication and flying-qubit-based quantum computing.
• Abstract（参考訳）: ある場所から別の場所へ移動可能な単一の原子は、同時に量子通信や量子コンピューティングに使用できる空飛ぶ量子メモリを可能にする。 ガイド原子(例えば光ツイーザー)は部分解を提供するが、誘導手段と相互作用する場合、飛行量子ビットの利点は失われる可能性がある。 ここでは、誘導されるのではなく、代わりに光ツイーザーによって投げられ、捕獲される自由飛行する原子を実験的に提案する。 実験では、40マイクロケルビン温度の冷たい原子は、走行距離が12.6マイクロメートル以上で自由飛行速度が0.65m/sまで上昇し、94(3)%の輸送効率で放出される。 この性能は基本的に制限されていないが、現在の光学式ツイーザーの設定により、潜在的な深さと幅が制限されている。 本稿では,光学式ツイーザによる原子輸送,飛行型原子による原子配置,光学式ツイーザからの原子散乱など,原子の実証実験を行う。 本研究は、単原子低エネルギー衝突などの基礎研究だけでなく、非光子量子通信やフライング量子ビットベースの量子コンピューティングにも、飛行原子の応用の可能性を提案する。

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