論文の概要: Integrated-Photonics-Based Systems for Polarization-Gradient Cooling of Trapped Ions

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2411.06025v1
• Date: Sat, 09 Nov 2024 01:05:04 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-11-12 14:07:22.838881
• Title: Integrated-Photonics-Based Systems for Polarization-Gradient Cooling of Trapped Ions
• Title（参考訳）: トラップイオンの偏光勾配冷却のための集積フォトニクス系
• Authors: Sabrina M. Corsetti, Ashton Hattori, Ethan R. Clements, Felix W. Knollmann, Milica Notaros, Reuel Swint, Tal Sneh, Patrick T. Callahan, Gavin N. West, Dave Kharas, Thomas Mahony, Colin D. Bruzewicz, Cheryl Sorace-Agaskar, Robert McConnell, Isaac L. Chuang, John Chiaverini, Jelena Notaros,
• Abstract要約: トラップイオンは量子システムにとって有望なモダリティであり、量子プロセッサと光時計の基礎として有用性を示す。 従来のトラップイオンシステムは複雑な自由空間光学構成を用いて実装されている。 集積フォトニクスベースのシステムは、閉じ込められたイオンシステムのスケーリングの課題に対処する手段として実証されている。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: Trapped ions are a promising modality for quantum systems, with demonstrated utility as the basis for quantum processors and optical clocks. However, traditional trapped-ion systems are implemented using complex free-space optical configurations, whose large size and susceptibility to vibrations and drift inhibit scaling to large numbers of qubits. In recent years, integrated-photonics-based systems have been demonstrated as an avenue to address the challenge of scaling trapped-ion systems while maintaining high fidelities. While these previous demonstrations have implemented both Doppler and resolved-sideband cooling of trapped ions, these cooling techniques are fundamentally limited in efficiency. In contrast, polarization-gradient cooling can enable faster and more power-efficient cooling and, therefore, improved computational efficiencies in trapped-ion systems. While free-space implementations of polarization-gradient cooling have demonstrated advantages over other cooling mechanisms, polarization-gradient cooling has never previously been implemented using integrated photonics. In this paper, we design and experimentally demonstrate key polarization-diverse integrated-photonics devices and utilize them to implement a variety of integrated-photonics-based polarization-gradient-cooling systems, culminating in the first experimental demonstration of polarization-gradient cooling of a trapped ion by an integrated-photonics-based system. By demonstrating polarization-gradient cooling using an integrated-photonics-based system and, in general, opening up the field of polarization-diverse integrated-photonics-based devices and systems for trapped ions, this work facilitates new capabilities for integrated-photonics-based trapped-ion platforms.
• Abstract（参考訳）: トラップイオンは量子システムにとって有望なモダリティであり、量子プロセッサと光時計の基礎として有用性を示す。 しかし、従来の閉じ込められたイオン系は複雑な自由空間光学構成を用いて実装されており、その大きさと振動やドリフトへの感受性は多数の量子ビットへのスケーリングを阻害する。 近年、集積フォトニクスベースのシステムは、高い忠実性を維持しながらトラップイオンシステムをスケールするという課題に対処する方法として実証されている。 これらの従来の実験では、トラップイオンのドップラー冷却とサイドバンド冷却の両方が実装されているが、これらの冷却技術は基本的に効率に制限されている。 対照的に、偏光勾配冷却はより高速で効率の良い冷却を可能にするため、閉じ込められたイオン系の計算効率が向上する。 偏光偏光偏光偏光偏光偏光偏光偏光偏光偏光偏光偏光偏光偏光偏光偏光偏光偏光偏光偏光偏光偏光偏光偏光偏光偏光偏光偏光偏光偏光偏光偏光偏光偏光偏光偏光偏光偏光偏光偏光偏光偏光偏光偏光偏光偏光偏光偏光偏光偏光偏光偏光偏光偏光偏光偏光偏光偏光偏光偏光偏光偏光偏光偏光偏光偏光偏光偏光偏光偏光偏光偏光偏光偏光偏光偏光偏光偏光偏光偏光偏光偏光偏光偏光偏光偏光偏光偏光偏光偏光偏光偏光偏光偏光偏光偏光偏光偏光偏光偏光偏光偏光偏光偏光偏光偏光偏光偏光偏光偏光偏光の偏光偏光偏光偏光偏光偏光偏光偏光 本稿では,鍵偏光多元系集積フォトニクスデバイスの設計と実験を行い,それを多種多様な集積フォトニクス系偏光次冷却システムの実装に利用し,集積フォトニクス系によるトラップイオンの偏光次冷却の最初の実験を行った。 集積フォトニクス系システムを用いた偏光勾配冷却の実証と、一般的には、イオンを閉じ込める偏光拡散型集積フォトニクス系デバイスとシステムの分野の開放により、この研究は、集積フォトニクス系トラップイオンプラットフォームのための新たな機能を促進する。

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