論文の概要: How to integrate a miniature optical cavity in a linear ion trap: shielding dielectrics and trap symmetry
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2409.05123v4
- Date: Thu, 24 Oct 2024 10:32:55 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-11-07 22:49:49.407175
- Title: How to integrate a miniature optical cavity in a linear ion trap: shielding dielectrics and trap symmetry
- Title（参考訳）: 線形イオントラップに微小光学キャビティを一体化する方法-誘電体とトラップ対称性の遮蔽
- Authors: Ezra Kassa, Shaobo Gao, Soon Teh, Dyon van Dinter, Hiroki Takahashi,
- Abstract要約: 光キャビティと複数のイオンを保持する線形トラップとの効率的な界面は、まだ解明されていない。
簡単な電気的導電性による繊維の遮蔽は、大きな利点をもたらす可能性がある。
小型光キャビティの集積を成功させるためには, 線形イオントラップに組み込むべき必須成分と設計戦略を同定する。
- 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: One method of scaling up quantum systems is to adopt a modular approach. In the ion trap architecture, an efficient photonic interface between independent linear ion traps would allow for such expansion. To this end, an optical cavity with a small mode volume can be utilised to enhance the photon emission probability from the ion. Miniature fibre-based Fabry-Perot cavities have been integrated into three-dimensional Paul traps that hold a single ion, whereas an efficient interface between an optical cavity and a linear trap that can keep multiple ions has remained elusive. This presents a barrier for combining the benefits of the motional coupling in a chain of ions with optical interface between ion traps. In this paper, we show that simple electrically conductive shielding of the fibres could provide substantial advantage in mitigating the adverse effects of stray charges and motional heating by dielectrics. We also reveal that the conductive shields are not compatible with the conventional radio frequency (rf) drive in ion traps but using two rf signals with opposite phases can solve this issue. Furthermore the role played by the symmetry of the electrodes when incorporating an element that disrupts the translational symmetry of a linear trap is elucidated analytically. As a result it is realized that two-dimensional implementation of a linear ion trap such as a surface trap is inherently not suitable for integrating a shielded miniature optical cavity due to the lack of geometrical symmetry. Based on the insights obtained through the analysis, we identify essential components and a design strategy that should be incorporated in a linear ion trap for successful integration of a miniature optical cavity.
- Abstract（参考訳）: 量子システムをスケールアップする1つの方法はモジュラーアプローチを採用することである。
イオントラップアーキテクチャでは、独立した線形イオントラップ間の効率的なフォトニックインターフェースにより、そのような拡張が可能となる。
これにより、モード体積が小さい光学キャビティを利用でき、イオンからの光子放出確率を高めることができる。
ミニチュアファイバーベースのファブリペロキャビティは、単一のイオンを保持する3次元ポールトラップに統合されているが、光学キャビティと複数のイオンを保持することができる線形トラップとの効率的な界面は、まだ解明されていない。
これは、イオントラップ間の光学的界面と、イオン鎖内の運動結合の利点を組み合わせるための障壁となる。
本稿では, 簡易な導電性繊維の遮蔽効果と誘電体による運動加熱の悪影響を低減できることを示す。
また、導電シールドは、イオントラップにおける従来の無線周波数(rf)駆動と互換性がないが、相反する2つのrf信号を使用することで、この問題を解決できることを明らかにした。
さらに、線形トラップの翻訳対称性を乱す素子を組み込む際に電極の対称性が果たす役割を解析的に解明する。
その結果、表面トラップなどの線形イオントラップの二次元実装は、幾何学対称性の欠如による遮蔽された小型光学キャビティの統合には本質的に適していないことがわかった。
解析により得られた知見に基づいて, 線形イオントラップに組み込むべき必須成分と設計戦略を同定し, 小型光キャビティの集積を成功させる。
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