論文の概要: Numerical Investigations of Electron Dynamics in a Linear Paul Trap
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.12379v1
- Date: Sun, 16 Mar 2025 06:58:42 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-03-18 12:29:38.732275
- Title: Numerical Investigations of Electron Dynamics in a Linear Paul Trap
- Title（参考訳）: リニアポールトラップにおける電子ダイナミクスの数値解析
- Authors: Andris Huang, Edith Hausten, Qian Yu, Kento Taniguchi, Neha Yadav, Isabel Sacksteder, Atsushi Noguchi, Ralf Schneider, Hartmut Haeffner,
- Abstract要約: 我々は、電子はポールトラップに閉じ込められ、スピン状態は量子ビットであると考えている。
このアプローチでは、2つの電子が同じポテンシャル井戸に閉じ込められている場合、ウィグナー結晶を形成する必要がある。
結晶化しきい値に達するために必要な冷却法を数値的に検証した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 8.532265107618779
- License:
- Abstract: Trapped electrons have emerged as an interesting platform for quantum information processing due to their light mass, two-level spin states, and potential for fully electronic manipulation. Previous experiments have demonstrated electron trapping in Penning traps, Paul traps, on solid neon, and superfluid films. In this work, we consider electrons confined in Paul traps, with their spin states as the qubits. For this approach, if the two electrons are trapped in the same potential well, they must form Wigner crystals and remain stable under a static magnetic field to enable two-qubit gates, achievable only within certain trapping parameters. To identify feasible operating conditions, we performed numerical simulations of electron dynamics in linear Paul traps, finding the threshold temperatures required to form two-electron Wigner crystals and studying how the thresholds scale with trap frequencies. In addition, we numerically verified the cooling methods required to reach the crystallization thresholds. Lastly, we examined the stability of electrons under various magnetic field strengths and identified stable regions of trap operation.
- Abstract（参考訳）: トラップされた電子は、その光量、二レベルスピン状態、そして完全な電子操作の可能性により、量子情報処理の興味深いプラットフォームとして登場した。
以前の実験では、ペニングトラップ、ポールトラップ、固体ネオン、超流動フィルムにおいて電子トラップが実証された。
この研究では、電子はポールトラップに閉じ込められ、スピン状態は量子ビットとみなす。
このアプローチでは、2つの電子が同じポテンシャル井戸に閉じ込められている場合、ウィグナー結晶を形成し、静磁場下で安定に保たなければならない。
実用可能な操作条件を特定するため,線形ポールトラップにおける電子力学の数値シミュレーションを行い,2電子ウィグナー結晶形成に必要なしきい値温度を発見し,トラップ周波数によるしきい値のスケールについて検討した。
さらに,結晶化しきい値に達するために必要な冷却法を数値的に検証した。
最後に、様々な磁場強度下での電子の安定性について検討し、トラップ動作の安定領域を同定した。
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