論文の概要: Low Cross-Talk Optical Addressing of Trapped-Ion Qubits Using a Novel Integrated Photonic Chip

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2310.13419v1
• Date: Fri, 20 Oct 2023 11:00:03 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-10-23 23:13:54.119568
• Title: Low Cross-Talk Optical Addressing of Trapped-Ion Qubits Using a Novel Integrated Photonic Chip
• Title（参考訳）: 新規集積フォトニックチップを用いたトラッピングイオン量子ビットの低話者光アドレス化
• Authors: A. S. Sotirova, B. Sun, J. D. Leppard, A. Wang, M. Wang, A. Vazquez-Brennan, D. P. Nadlinger, S. Moser, A. Jesacher, C. He, F. Pokorny, M. J. Booth, C. J. Ballance
• Abstract要約: 閉じ込められた原子イオンの連鎖における個々の光学的アドレッシングは、低いクロストークを持つ多くの小さな近接したビームを生成する必要がある。 本稿では,光ファイバー部品のネットワークに結合した新しい集積フォトニックチップを用いて,これらすべての機能を実現するスケーラブルな方法を提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.5994331895829728
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Individual optical addressing in chains of trapped atomic ions requires generation of many small, closely spaced beams with low cross-talk. Furthermore, implementing parallel operations necessitates phase, frequency, and amplitude control of each individual beam. Here we present a scalable method for achieving all of these capabilities using a novel integrated photonic chip coupled to a network of optical fibre components. The chip design results in very low cross-talk between neighbouring channels even at the micrometre-scale spacing by implementing a very high refractive index contrast between the channel core and cladding. Furthermore, the photonic chip manufacturing procedure is highly flexible, allowing for the creation of devices with an arbitrary number of channels as well as non-uniform channel spacing at the chip output. We present the system used to integrate the chip within our ion trap apparatus and characterise the performance of the full individual addressing setup using a single trapped ion as a light-field sensor. Our measurements showed intensity cross-talk below $10^{-3}$ across the chip, with minimum observed cross-talk as low as $O\left(10^{-5}\right)$.
• Abstract（参考訳）: 閉じ込められた原子イオンの連鎖における個々の光学的アドレス付けは、低いクロストークを持つ多くの小さな間隔のビームを生成する必要がある。 さらに、並列動作を実装するには各ビームの位相、周波数、振幅制御が必要である。 本稿では,光ファイバー部品のネットワークに結合した新しい集積フォトニックチップを用いて,これらの機能をすべて実現するためのスケーラブルな手法を提案する。 チップ設計は、チャネルコアとクラッドとの間に非常に高い屈折率のコントラストを実装することにより、マイクロスケール間隔でも近隣チャネル間のクロストークを極めて低くする。 さらに、フォトニックチップ製造手順は非常に柔軟であり、任意の数のチャネルとチップ出力における一様でないチャネル間隔を持つデバイスを作成できる。 本稿では,このチップをイオントラップ装置に統合し,単一トラップイオンを光界センサとして用いた完全な個別アドレッシング装置の性能を特徴付ける。 測定の結果,チップ全体の強度クロストークは10^{-3}$以下であり,最小観測クロストークは$O\left(10^{-5}\right)$以下であった。

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