論文の概要: Multi-site Integrated Optical Addressing of Trapped Ions

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2308.14918v2
• Date: Wed, 6 Dec 2023 17:49:26 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-12-07 18:27:07.688983
• Title: Multi-site Integrated Optical Addressing of Trapped Ions
• Title（参考訳）: 捕捉イオンのマルチサイト集積光アドレス
• Authors: Joonhyuk Kwon, William J. Setzer, Michael Gehl, Nicholas Karl, Jay Van Der Wall, Ryan Law, Daniel Stick and Hayden J. McGuinness
• Abstract要約: 量子コンピュータの性能を向上させる最も効果的な方法の1つは、システム内の量子ビットや量子リソースの数を増やすことである。 解決しなければならない大きな技術的課題は、多くの個々のイオンに光信号の配信を拡大することである。 この研究は、原子時計や閉じ込められたイオン量子情報システムのためのスケーラブルな集積フォトニクスの実現に向けた重要なステップである。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: One of the most effective ways to advance the performance of quantum computers and quantum sensors is to increase the number of qubits or quantum resources in the system. A major technical challenge that must be solved to realize this goal for trapped-ion systems is scaling the delivery of optical signals to many individual ions. In this paper we demonstrate an approach employing waveguides and multi-mode interferometer splitters to optically address multiple $^{171}\textrm{Yb}^+$ ions in a surface trap by delivering all wavelengths required for full qubit control. Measurements of hyperfine spectra and Rabi flopping were performed on the E2 clock transition, using integrated waveguides for delivering the light needed for Doppler cooling, state preparation, coherent operations, and detection. We describe the use of splitters to address multiple ions using a single optical input per wavelength and use them to demonstrate simultaneous Rabi flopping on two different transitions occurring at distinct trap sites. This work represents an important step towards the realization of scalable integrated photonics for atomic clocks and trapped-ion quantum information systems.
• Abstract（参考訳）: 量子コンピュータと量子センサーの性能を向上させる最も効果的な方法の1つは、システム内の量子ビットや量子リソースの数を増やすことである。 捕捉イオン系におけるこの目標を達成するために解決しなければならない大きな技術的課題は、多くの個々のイオンへの光信号の配信をスケールすることである。 本稿では、導波路とマルチモード干渉計スプリッタを用いて、全量子ビット制御に必要な波長を全て供給することにより、表面トラップに複数の$^{171}\textrm{yb}^+$ ionsを光学的に対応させる手法を示す。 ドップラー冷却,状態調整,コヒーレント動作,検出に必要な光を導波路に統合することにより,e2クロック遷移における超微細スペクトルとrabi浮揚の測定を行った。 我々は、波長毎に1個の光入力を用いて複数のイオンに対処するスプリッタの使用を説明し、異なるトラップ部位で発生する2つの異なる遷移で同時にラビの浮き彫りを示す。 この研究は、原子時計や閉じ込められたイオン量子情報システムのためのスケーラブルな集積フォトニクスの実現に向けた重要なステップである。

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