論文の概要: Indirect Cooling of Weakly Coupled Trapped-Ion Mechanical Oscillators
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2308.05158v2
- Date: Wed, 3 Apr 2024 11:19:45 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-04-04 23:27:42.230736
- Title: Indirect Cooling of Weakly Coupled Trapped-Ion Mechanical Oscillators
- Title（参考訳）: 弱結合型引抜きイオン式メカニカルオシレータの間接冷却
- Authors: Pan-Yu Hou, Jenny J. Wu, Stephen D. Erickson, Giorgio Zarantonello, Adam D. Brandt, Daniel C. Cole, Andrew C. Wilson, Daniel H. Slichter, Dietrich Leibfried,
- Abstract要約: 量子基底状態に近い状態に閉じ込められたイオンの運動を冷却することは、量子情報処理における多くの応用にとって重要である。
我々は, 冷却放射線相互作用の弱いモードと, 強い冷却放射線相互作用のモードを結合することで, この課題を克服する。
同種および混合イオン種の多イオン結晶において, 弱い, ゼロの冷却放射相互作用を持つ運動モードの準状態冷却を実証した。
- 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: Cooling the motion of trapped ions to near the quantum ground state is crucial for many applications in quantum information processing and quantum metrology. However, certain motional modes of trapped-ion crystals can be difficult to cool due to weak or zero interaction between the modes and the cooling radiation, typically laser beams. We overcome this challenge by coupling a mode with weak cooling radiation interaction to one with strong cooling radiation interaction using parametric modulation of the trapping potential, thereby enabling indirect cooling of the former. In this way, we demonstrate near-ground-state cooling of motional modes with weak or zero cooling radiation interaction in multi-ion crystals of the same and mixed ion species, specifically $^9$Be$^+$-$^9$Be$^+$, $^9$Be$^+$-$^{25}$Mg$^+$, and $^9$Be$^+$-$^{25}$Mg$^+$-$^9$Be$^+$ crystals. This approach can be generally applied to any Coulomb crystal where certain motional modes cannot be directly cooled efficiently, including crystals containing molecular ions, highly-charged ions, charged fundamental particles, or charged macroscopic objects.
- Abstract（参考訳）: 量子基底状態に近い状態に閉じ込められたイオンの運動を冷却することは、量子情報処理や量子気象学における多くの応用にとって重要である。
しかしながら、閉じ込められたイオン結晶の特定の運動モードは、モードと冷却放射(典型的にはレーザービーム)の間の弱い相互作用やゼロ相互作用のために冷却することが難しい。
トラップ電位のパラメトリック変調を用いて, 弱い冷却放射相互作用のモードと強い冷却放射相互作用のモードを結合することにより, 前者を間接冷却することが可能となる。
このようにして、同じイオン種と混合イオン種の多イオン結晶における弱いあるいはゼロの冷却放射相互作用を持つ運動モードの準状態の冷却を実証する。特に、$^9$Be$^+$-$^9$Be$^+$, $^9$Be$^+$-$^{25}$Mg$^+$, $^9$Be$^+$-$^{25}$Mg$+$-$^9$Be$^+$-$^9$Be$^+$+$
このアプローチは、分子イオンを含む結晶、高電荷イオン、荷電粒子、荷電マクロ粒子を含む特定の運動モードを効率的に冷却できない任意のクーロン結晶に適用できる。
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