論文の概要: Individual-Ion Addressing and Readout in a Penning Trap
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2404.02105v1
- Date: Tue, 2 Apr 2024 17:03:57 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-04-03 15:30:03.146607
- Title: Individual-Ion Addressing and Readout in a Penning Trap
- Title（参考訳）: ペニングトラップにおける個別イオンアドレスと読み出し
- Authors: Brian J. McMahon, Kenton R. Brown, Creston D. Herold, Brian C. Sawyer,
- Abstract要約: 永久磁石ペニングトラップ内の固回転平面結晶にイオンの個別配置と読み出しを実装した。
平行読み出し用回転フレームには、トラップされたイオン蛍光が検出される。
結晶の中心付近および大きな半径付近でのイオンのアドレス化を実証した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We implement individual addressing and readout of ions in a rigidly rotating planar crystal in a compact, permanent magnet Penning trap. The crystal of $^{40}$Ca$^+$ is trapped and stabilized without defects via a rotating triangular potential. The trapped ion fluorescence is detected in the rotating frame for parallel readout. The qubit is encoded in the metastable D$_{5/2}$ manifold enabling the use of high-power near-infrared laser systems for qubit operations. Addressed $\sigma_z$ operations are realized with a focused AC Stark shifting laser beam. We demonstrate addressing of ions near the center of the crystal and at large radii. Simulations show that the current addressing operation fidelity is limited to $\sim 97\%$ by the ion's thermal extent for the in-plane modes near the Doppler limit, but this could be improved to infidelities $<10^{-3}$ with sub-Doppler cooling. The techniques demonstrated in this paper complete the set of operations for quantum simulation with the platform.
- Abstract（参考訳）: 我々は、コンパクトな永久磁石ペニングトラップにおいて、固回転平面結晶にイオンの個別のアドレッシングと読み出しを実装した。
^{40}$Ca$^+$の結晶は、回転する三角形ポテンシャルによって欠陥なく閉じ込められ、安定化される。
平行読み出し用回転フレームには、トラップされたイオン蛍光が検出される。
量子ビットは準安定なD$_{5/2}$多様体で符号化されており、量子ビット演算に高出力近赤外レーザーシステムを使用することができる。
アドレス $\sigma_z$ 演算は、焦点を絞った交流スタークシフトレーザビームで実現される。
結晶の中心付近および大きな半径付近でのイオンのアドレス化を実証した。
シミュレーションでは、ドップラー限界付近の面内モードのイオンの温度範囲によって、現在のアドレッシング動作の忠実度は$\sim 97\%$に制限されているが、これはサブドップラー冷却を伴う不均一度$<10-3}$に改善される可能性がある。
本論文で実証された手法は, プラットフォームを用いた量子シミュレーションのための演算セットを完成させるものである。
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