論文の概要: Rapid cooling of the in-plane motion of two-dimensional ion crystals in a Penning trap to millikelvin temperatures

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2311.11906v1
• Date: Mon, 20 Nov 2023 16:38:54 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-11-21 18:05:14.989583
• Title: Rapid cooling of the in-plane motion of two-dimensional ion crystals in a Penning trap to millikelvin temperatures
• Title（参考訳）: ミリケルビン温度に対するペニングトラップにおける二次元イオン結晶の面内運動の高速冷却
• Authors: Wes Johnson, Athreya Shankar, John Zaris, John Bollinger, and Scott E. Parker
• Abstract要約: 冷却状態の悪い面内運動は結晶内の大きな過剰なポテンシャルエネルギー変動を引き起こす。 本研究では, 平面レーザ冷却を著しく改善するための実験的なオーバーヘッドを伴わない, 実現可能な技術を提案する。 この研究は、平面運動のサブドップラーレーザー冷却と、ペニングトラップ内の2次元結晶を用いたより堅牢な量子科学実験のステージを設定する。
• 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: A two-dimensional planar crystal of ions stored in a Penning trap offers an attractive platform for quantum sensing and simulation protocols using hundreds of ions. However, recent work indicates that poorly cooled in-plane motion leads to significant excess potential energy fluctuations in the crystal, which can adversely impact the fidelity of these protocols. Here, we propose a highly feasible technique with no experimental overhead to significantly improve the planar laser cooling. Through simulations, we demonstrate a resonant mode coupling technique that can enable cooling of the planar motion to a temperature of around 1 mK in less than 10 ms. This is in contrast to typical experimental conditions, where our simulations of the laser cooling dynamics suggest that the ion crystal's planar motion cools on a timescale of several hundreds of milliseconds, a rate likely slower than experimental heating rates. This work sets the stage for sub-Doppler laser cooling of the planar motion and more robust quantum science experiments with two-dimensional crystals in Penning traps.
• Abstract（参考訳）: ペニングトラップに格納された2次元平面状イオン結晶は、数百個のイオンを用いた量子センシングおよびシミュレーションプロトコルのための魅力的なプラットフォームを提供する。 しかし、近年の研究では、低冷却の面内運動が結晶の過剰なポテンシャルエネルギー変動を引き起こすことが示されており、これらのプロトコルの忠実さに悪影響を及ぼす可能性がある。 本稿では, 平面レーザ冷却を著しく向上させる実験的なオーバーヘッドを伴わない, 実現可能な技術を提案する。 シミュレーションにより,10ミリ秒以下の温度で平面運動を約1mKの温度まで冷却できる共振モード結合法が実証された。これは典型的な実験条件とは対照的であり,レーザ冷却力学のシミュレーションでは,数百ミリ秒の時間スケールでイオン結晶の平面運動が冷却されることが示唆されている。 この研究は、平面運動のサブドップラーレーザー冷却と、ペニングトラップ内の2次元結晶を用いたより堅牢な量子科学実験のステージを設定する。

関連論文リスト

• Numerical Simulations of 3D Ion Crystal Dynamics in a Penning Trap using the Fast Multipole Method [0.0]
  我々は、ペニングトラップに閉じ込められた3次元イオン結晶のレーザー冷却を含むダイナミクスをシミュレートする。 シミュレーション時間は、イオン番号の正方形ではなく、イオン番号と線形にスケールすることを示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-05-22T20:17:28Z)
• Microwave-based quantum control and coherence protection of tin-vacancy spin qubits in a strain-tuned diamond membrane heterostructure [54.501132156894435]
  ダイヤモンド中のスズ空孔中心(SnV)は、1.7Kで望ましい光学特性とスピン特性を持つ有望なスピン光子界面である。 我々は、これらの課題を克服する新しいプラットフォームを導入する。SnVは、一様に歪んだ薄いダイヤモンド膜の中心である。 結晶ひずみの存在は温度依存性の劣化を抑え、コヒーレンス時間を4Kで223ドルまで改善する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-07-21T21:40:21Z)
• Dynamics of molecular rotors in bulk superfluid helium [68.8204255655161]
  超流動4mathrmHe$浴中におけるレーザー誘起ヘリウム二量体回転の実験的研究について報告する。 観測された温度依存性は、第2音波の放出を伴う量子浴の非平衡進化を示唆している。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-04-08T01:22:19Z)
• Controlling two-dimensional Coulomb crystals of more than 100 ions in a monolithic radio-frequency trap [0.0]
  新規なモノリシック無線周波数トラップにおいて, 約100$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。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-02-01T16:38:11Z)
• Photoinduced prethermal order parameter dynamics in the two-dimensional large-$N$ Hubbard-Heisenberg model [77.34726150561087]
  2次元相関電子モデルにおいて、競合する秩序相の微視的ダイナミクスについて検討する。 2つの競合する位相間の光誘起遷移をシミュレートする。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-05-13T13:13:31Z)
• Sympathetic cooling of a trapped proton mediated by an LC circuit [0.0]
  空間分離したペニングトラップにおいて,レーザー冷却したBe+イオンを用いた単一陽子の共振冷却を実証した。 この技術はイメージ・カレント・インタラクションのみを使用するため、アンチプロトンを用いた実験にも容易に適用できる。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-08-29T00:48:25Z)
• Prospects for single photon sideband cooling of optically trapped neutral atoms [0.0]
  状態依存光ポテンシャルに閉じ込められた粒子上での単一光子側バンド冷却を実現するための新しい冷却手法を提案する。 Ab-initioモデルからマスタレート方程式を開発し,振動レベルの平均占有数を劇的に減少させることが可能であることを確認した。 本研究は,任意の粒子に原則として適用可能な代替冷却方式を提案する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-07-08T21:24:35Z)
• A scalable helium gas cooling system for trapped-ion applications [51.715517570634994]
  複数のイオントラッピング実験を同時に行うためのモジュラー冷却システムを提案する。 冷却システムは、70Kで111Wのネット冷却電力を最大4実験に供給することが期待されている。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-06-14T16:37:54Z)
• Open-cavity in closed-cycle cryostat as a quantum optics platform [47.50219326456544]
  超高機械的安定性を示すクローズドサイクルクライオスタット内に繊維ベースのオープンファブリ・ペロトキャビティを示す。 この一連の結果は,低温空洞QED実験のための汎用的で強力なプラットフォームとして,クローズドサイクルクライオスタットのオープンキャビティを示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-03-09T18:41:48Z)
• Algorithmic Ground-state Cooling of Weakly-Coupled Oscillators using Quantum Logic [52.77024349608834]
  本稿では,低冷却モードから効率的な冷却モードへフォノンを転送するための新しいアルゴリズム冷却プロトコルを提案する。 我々は、Be$+$-Ar$13+$混合クーロン結晶の2つの運動モードを同時にゼロ点エネルギーに近づけることで、実験的にこれを実証した。 この2つのモードで, 残留温度はTlesssim200mathrmmu K$のみである。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-02-24T17:46:15Z)
• Broadening of the drumhead mode spectrum due to in-plane thermal fluctuations of two-dimensional trapped ion crystals in a Penning trap [5.267246878862164]
  ペニングトラップに蓄えられたイオンの2次元結晶は、量子シミュレーションとセンシング実験の主要なプラットフォームである。 小さな振幅では、そのような結晶の面外運動はドラムヘッドモードと呼ばれるノーマルモードの離散的なセットで記述することができる。 我々は,ドラムヘッドモードスペクトルの拡大に寄与するイオン位置の面内熱ゆらぎを確立した。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-08-19T03:30:21Z)

関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。

指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。