論文の概要: Electromagnetically-Induced-Transparency Cooling of High-Nuclear-Spin Ions

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2408.12075v1
• Date: Thu, 22 Aug 2024 02:31:41 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-08-23 15:33:26.008976
• Title: Electromagnetically-Induced-Transparency Cooling of High-Nuclear-Spin Ions
• Title（参考訳）: 電磁誘導による高核スピンイオンの透明冷却
• Authors: Chuanxin Huang, Chenxi Wang, Hongxuan Zhang, Hongyuan Hu, Zuqing Wang, Zhichao Mao, Shijiao Li, Panyu Hou, Yukai Wu, Zichao Zhou, Luming Duan,
• Abstract要約: 複雑な基底構造を持つ原子やイオンのEIT冷却は、孤立した$Lambda$システムがないために困難である。 我々は、EITポンプレーザを利用して冷却部分空間を再人口化することで、この問題を克服する。 我々のアプローチは、同様のレベルの構造を持つ原子種に適応することができる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.6541853091340046
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We report the electromagnetically-induced-transparency (EIT) cooling of $^{137}\mathrm{Ba}^{+}$ ions with a nuclear spin of $I=3/2$, which are a good candidate of qubits for future large-scale trapped ion quantum computing. EIT cooling of atoms or ions with a complex ground-state level structure is challenging due to the lack of an isolated $\Lambda$ system, as the population can escape from the $\Lambda$ system to reduce the cooling efficiency. We overcome this issue by leveraging an EIT pumping laser to repopulate the cooling subspace, ensuring continuous and effective EIT cooling. We cool the two radial modes of a single $^{137}\mathrm{Ba}^{+}$ ion to average motional occupations of 0.08(5) and 0.15(7) respectively. Using the same laser parameters, we also cool all the ten radial modes of a five-ion chain to near their ground states. Our approach can be adapted to atomic species possessing similar level structures. It allows engineering of the EIT Fano-like spectrum, which can be useful for simultaneous cooling of modes across a wide frequency range, aiding in large-scale trapped-ion quantum information processing.
• Abstract（参考訳）: 我々は、将来の大規模トラップ型イオン量子コンピューティングにおいて、量子ビットのよい候補である$I=3/2$の核スピンを持つ$^{137}\mathrm{Ba}^{+}$イオンの電磁誘導透過性(EIT)冷却を報告した。 複雑な基底状態構造を持つ原子やイオンのEIT冷却は、冷却効率を下げるために、人口が$\Lambda$システムから逃れられるため、孤立した$\Lambda$システムがないために困難である。 我々は、EITポンプレーザを利用して冷却部分空間を再人口化し、連続的で効果的なEIT冷却を確保することで、この問題を克服する。 我々は1つの$^{137}\mathrm{Ba}^{+}$イオンの2つの放射モードをそれぞれ0.08(5)と0.15(7)の平均運動占有に冷却する。 同じレーザーパラメータを用いて、5イオン鎖の10個の放射モードを基底状態近くまで冷却する。 我々のアプローチは、同様のレベルの構造を持つ原子種に適応することができる。 EIT Fanoライクなスペクトルのエンジニアリングが可能で、広い周波数範囲にわたるモードの同時冷却に役立ち、大規模に閉じ込められたイオン量子情報処理に役立てることができる。

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