論文の概要: Controlling two-dimensional Coulomb crystals of more than 100 ions in a
monolithic radio-frequency trap
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2302.00565v1
- Date: Wed, 1 Feb 2023 16:38:11 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-02 17:07:49.509007
- Title: Controlling two-dimensional Coulomb crystals of more than 100 ions in a
monolithic radio-frequency trap
- Title（参考訳）: モノリシック無線周波数トラップにおける100イオン以上の2次元クーロン結晶の制御
- Authors: Dominik Kiesenhofer, Helene Hainzer, Artem Zhdanov, Philip C. Holz,
Matthias Bock, Tuomas Ollikainen, Christian F. Roos
- Abstract要約: 新規なモノリシック無線周波数トラップにおいて, 約100$Ca$+$イオンの平面Coulomb結晶を用いた実験を行った。
結晶画像の解析によりトラップ電位を特徴づけ, 観察された結晶構成と数値シミュレーションを比較した。
- 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: Linear strings of trapped atomic ions held in radio-frequency (rf) traps
constitute one of the leading platforms for quantum simulation experiments,
allowing for the investigation of interacting quantum matter. However, linear
ion strings have drawbacks, such as the difficulty to scale beyond $\sim 50$
particles as well as the inability to naturally implement spin models with more
than one spatial dimension. Here, we present experiments with planar Coulomb
crystals of about 100 $^{40}$Ca$^+$ ions in a novel monolithic rf trap, laying
the groundwork for quantum simulations of two-dimensional spin models with
single-particle control. We characterize the trapping potential by analysis of
crystal images and compare the observed crystal configurations with numerical
simulations. We further demonstrate stable confinement of large crystals, free
of structural configuration changes, and find that rf heating of the crystal is
not an obstacle for future quantum simulation experiments. Finally, we prepare
the out-of-plane motional modes of planar crystals consisting of up to 105 ions
close to their ground state by electromagnetically-induced transparency
cooling, an important prerequisite for implementing long-range entangling
interactions.
- Abstract（参考訳）: 電波周波数(rf)トラップに閉じ込められた原子イオンの線形弦は、量子シミュレーション実験の主要なプラットフォームの一つであり、相互作用する量子物質の研究を可能にする。
しかし、線形イオン弦は、$\sim 50$の粒子を超えるスケールの困難さや、複数の空間次元を持つスピンモデルが自然に実装できないなど、欠点がある。
そこで本研究では, 平面クーロン結晶(約100$^{40}$ca$^+$ ions)を用いたモノリシックなrfトラップ実験を行い, 単粒子制御による2次元スピンモデルの量子シミュレーションの基礎を明らかにした。
結晶画像の解析によりトラップ電位を特徴付け, 観察した結晶配置と数値シミュレーションを比較した。
さらに,構造変化のない大きな結晶の安定な閉じ込めを実証し,将来の量子シミュレーション実験では,結晶のrf加熱が障害にならないことを見出した。
最後に, 電磁誘導透過冷却により最大105イオンの基底状態に近い平面結晶の面外運動モードを作製し, 長距離絡み合い相互作用を実現するための重要な前提条件とした。
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