論文の概要: Sub-Doppler cooling of a trapped ion in a phase-stable polarization gradient

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2411.06026v1
• Date: Sat, 09 Nov 2024 01:05:17 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-11-12 14:07:20.982732
• Title: Sub-Doppler cooling of a trapped ion in a phase-stable polarization gradient
• Title（参考訳）: 相安定偏光勾配におけるトラップイオンのサブドップラー冷却
• Authors: Ethan Clements, Felix W. Knollmann, Sabrina Corsetti, Zhaoyi Li, Ashton Hattori, Milica Notaros, Reuel Swint, Tal Sneh, May E. Kim, Aaron D. Leu, Patrick Callahan, Thomas Mahony, Gavin N. West, Cheryl Sorace-Agaskar, Dave Kharas, Robert McConnell, Colin D. Bruzewicz, Isaac L. Chuang, Jelena Notaros, John Chiaverini,
• Abstract要約: トラップされたイオンは、量子センサー、クロック、シミュレータ、コンピュータのための高度に制御されたプラットフォームを提供する。 トラップ集積フォトニックデバイスを用いて生成した位相安定偏光勾配を用いて,ドップラー限界下におけるトラップイオンの冷却を実証した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.251345045672431
• License:
• Abstract: Trapped ions provide a highly controlled platform for quantum sensors, clocks, simulators, and computers, all of which depend on cooling ions close to their motional ground state. Existing methods like Doppler, resolved sideband, and dark resonance cooling balance trade-offs between the final temperature and cooling rate. A traveling polarization gradient has been shown to cool multiple modes quickly and in parallel, but utilizing a stable polarization gradient can achieve lower ion energies, while also allowing more tailorable light-matter interactions in general. In this paper, we demonstrate cooling of a trapped ion below the Doppler limit using a phase-stable polarization gradient created using trap-integrated photonic devices. At an axial frequency of $2\pi\cdot1.45~ \rm MHz$ we achieve $\langle n \rangle = 1.3 \pm 1.1$ in $500~\mu \rm s$ and cooling rates of ${\sim}0.3 \, \rm quanta/\mu s$. We examine ion dynamics under different polarization gradient phases, detunings, and intensities, showing reasonable agreement between experimental results and a simple model. Cooling is fast and power-efficient, with improved performance compared to simulated operation under the corresponding running wave configuration.
• Abstract（参考訳）: トラップされたイオンは、量子センサー、クロック、シミュレータ、コンピュータのための高度に制御されたプラットフォームを提供する。 ドップラー、分解したサイドバンド、ダーク共鳴冷却バランスのような既存の方法では、最終温度と冷却速度のトレードオフがある。 進行偏光勾配は、複数のモードを高速かつ並列に冷却することが示されているが、安定な偏光勾配を用いることで、より低いイオンエネルギーを得ることができ、また一般的にはより調整可能な光-物質相互作用を可能にする。 本稿では,トラップ集積フォトニックデバイスを用いて生成した位相安定偏光勾配を用いて,ドップラー限界下におけるトラップイオンの冷却を実証する。 軸周波数が $2\pi\cdot1.45~ \rm MHz$ であれば、$\langle n \rangle = 1.3 \pm 1.1$ in 500~\mu \rm s$ と ${\sim}0.3 \, \rm Quanta/\mu s$ が得られる。 偏極勾配, 偏極勾配, 偏光, 強度の異なる条件下でのイオン動態について検討し, 実験結果と簡単なモデルとの合理的な一致を示した。 冷却は高速で電力効率が高く、対応するランニングウェーブ構成下での模擬動作と比較して性能が向上した。

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