論文の概要: The role of spectator modes in the quantum-logic spectroscopy of single trapped molecular ions

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.02642v2
• Date: Mon, 06 Oct 2025 12:02:24 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-07 14:28:09.646618
• Title: The role of spectator modes in the quantum-logic spectroscopy of single trapped molecular ions
• Title（参考訳）: 単一トラップ分子イオンの量子論理分光における分光器モードの役割
• Authors: Mikolaj Roguski, Aleksandr Shlykov, Ziv Meir, Stefan Willitsch,
• Abstract要約: 量子ロジック分光法は、閉じ込められた原子および分子イオンの状態検出と読み出しにおいて、ますます重要なツールとなっている。 このアプローチでは、ターゲットイオンの内部状態は、コトラップされた補助イオンにマッピングされる。 本研究では、状態依存型光双極子力に依存する測定プロトコルに直接かかわらないオブザーバモードの役割について検討した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 39.146761527401424
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Quantum-logic spectroscopy has become an increasingly important tool for the state detection and readout of trapped atomic and molecular ions which do not possess easily accessible closed-cycling optical transitions. In this approach, the internal state of the target ion is mapped onto a co-trapped auxiliary ion. This mapping is typically mediated by normal modes of motion of the two-ion Coulomb crystal in the trap. The present study investigates the role of spectator modes not directly involved in a measurement protocol relying on a state-dependent optical-dipole force. We identify a Debye-Waller-type effect that modifies the response of the two-ion string to the force. We show that cooling the spectator modes of the string allows for the detection of the rovibrational ground state of an N$_2^+$ molecular ion with a computed statistical fidelity exceeding 99.99%, improving on previous experiments by more than an order of magnitude while also halving the experimental time. This enhanced sensitivity enables the simultaneous identification of multiple rotational states with markedly weaker signals.
• Abstract（参考訳）: 量子論理分光法は、容易にアクセス可能なクローズドサイクル光遷移を持たない閉じ込められた原子および分子イオンの状態検出と読み出しにおいて、ますます重要なツールとなっている。 このアプローチでは、ターゲットイオンの内部状態は、コトラップされた補助イオンにマッピングされる。 このマッピングは通常、トラップ内の2イオンクーロン結晶の正常な運動モードによって媒介される。 本研究では、状態依存型光双極子力に依存する測定プロトコルに直接かかわらないオブザーバモードの役割について検討した。 力に対する2イオン弦の応答を変調するデバイ・ワラー型効果を同定する。 本研究では,N$_2^+$分子イオンの偏光基底状態が99.99%を超え,従来よりも1桁以上向上し,実験時間も半減することを示す。 この強化された感度は、信号が著しく弱い複数の回転状態の同時識別を可能にする。

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