論文の概要: High-performance in-vacuum optical system for quantum optics experiments in a Penning-trap
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2406.07152v1
- Date: Tue, 11 Jun 2024 10:57:27 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-06-12 16:25:09.109987
- Title: High-performance in-vacuum optical system for quantum optics experiments in a Penning-trap
- Title（参考訳）: ペニングトラップを用いた量子光学実験のための高性能真空中光学系
- Authors: Joaquín Berrocal, Daniel Rodríguez,
- Abstract要約: カルシウムイオンおよびクーロン結晶から397nmの蛍光光子を検出するための新しい真空中光学系を提案する。
このシステムは、単一レーザー冷却されたイオンを点状のソースとして利用し、最終的な解像度は3.69(3)$mu$mに達する。
- 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: Accurate measurements with implications in many branches in Physics have been accessed using Penning traps and conventional techniques within a temperature regime where each eigenmotion of a charged particle is still a classical harmonic oscillator. Cooling the particle directly or indirectly with lasers allows reaching the quantum regime of each oscillator, controlling subtle effects in the precision frontier by detecting photons instead of electric current. In this paper, we present a new in-vacuum optical system designed to detecting 397-nm fluorescence photons from individual calcium ions and Coulomb crystals in a 7-T Penning trap. Based on the outcome of computer simulations, our design shows diffraction-limited performance. The system has been characterized using a single laser-cooled ion as a point-like source, reaching a final resolution of 3.69(3) $\mu$m and 2.75(3) $\mu$m for the trap's axial and radial directions, respectively, after correcting aberrations.
- Abstract（参考訳）: 物理学の多くの分野に影響を及ぼす正確な測定は、ペニングトラップや、荷電粒子の各固有運動が古典的な高調波発振器である温度状態の従来の技術を用いて行われている。
直接または間接的にレーザーで粒子を冷却することで、それぞれの発振器の量子状態に到達することができ、電流の代わりに光子を検出することによって精密フロンティアの微妙な効果を制御することができる。
本稿では,7-Tペニングトラップにおける個々のカルシウムイオンおよびクーロン結晶から397nmの蛍光光子を検出するための新しい真空中光学系を提案する。
計算機シミュレーションの結果に基づいて,回折制限性能を示す。
このシステムは単一レーザー冷却したイオンを点状源として利用し、収差補正後のトラップの軸方向と半径方向の最終的な分解能は3.69(3)$\mu$mと2.75(3)$\mu$mに達する。
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