論文の概要: A 3-dimensional scanning trapped-ion probe

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2412.17528v1
• Date: Mon, 23 Dec 2024 12:50:48 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-12-24 15:56:18.007536
• Title: A 3-dimensional scanning trapped-ion probe
• Title（参考訳）: 3次元走査型捕捉イオンプローブ
• Authors: Tobias Sägesser, Shreyans Jain, Pavel Hrmo, Alexander Ferk, Matteo Simoni, Yingying Cui, Carmelo Mordini, Daniel Kienzler, Jonathan Home,
• Abstract要約: 単一原子量子センサーは、高空間分解能と電気および磁場に対する高感度を提供する。 金属表面から3次元位置走査を50$mumathrmm$から450$mumathrmm$まで提供する単一イオンプローブを実証する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 33.7054351451505
• License:
• Abstract: Single-atom quantum sensors offer high spatial resolution and high sensitivity to electric and magnetic fields. Among them, trapped ions offer exceptional performance in sensing electric fields, which has been used in particular to probe these in the proximity of metallic surfaces. However, the flexibility of previous work was limited by the use of radio-frequency trapping fields, which has restricted spatial scanning to linear translations, and calls into question whether observed phenomena are connected to the presence of the radio-frequency fields. Here, using a Penning trap instead, we demonstrate a single ion probe which offers three-dimensional position scanning at distances between $50$ $\mu\mathrm{m}$ and $450$ $\mu\mathrm{m}$ from a metallic surface and above a $200\times200$ $\mu\mathrm{m}^{2}$ area, allowing us to reconstruct static and time-varying electric as well as magnetic fields. We use this to map charge distributions on the metallic surface and noise stemming from it. The methods demonstrated here allow similar probing to be carried out on samples with a variety of materials, surface constitutions and geometries, providing a new tool for surface science.
• Abstract（参考訳）: 単一原子量子センサーは、高空間分解能と電気および磁場に対する高感度を提供する。 それらの中で、閉じ込められたイオンは、特に金属表面の近傍でこれらを探査するために使用される感光電界において、例外的な性能を提供する。 しかし、従来の作業の柔軟性は、空間走査を線形翻訳に制限した高周波トラップフィールドの使用によって制限され、観測された現象が高周波フィールドの存在に結びついているかどうかに疑問が投げかけられた。 ここでは、ペニングトラップを用いて、50$\mu\mathrm{m}$と450$$\mu\mathrm{m}$の3次元位置走査を金属表面から200$\times200$\mu\mathrm{m}^{2}$の領域で示し、静的および時間変化の電気と磁場を再構成する。 これを用いて金属表面の電荷分布とそれに由来する雑音をマッピングする。 ここで実証された手法は、様々な材料、表面構成、およびジオメトリーのサンプルで同様の調査を行うことを可能にし、表面科学の新しいツールを提供する。

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