論文の概要: Scalable Ion Fluorescence Collection Using a Trap-Integrated Metalens
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.23071v1
- Date: Wed, 30 Jul 2025 20:08:19 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-08-01 17:19:08.63218
- Title: Scalable Ion Fluorescence Collection Using a Trap-Integrated Metalens
- Title（参考訳）: トラップ包接金属を用いた拡張型イオン蛍光コレクション
- Authors: Hae Lim, Johannes E. Fröch, Christian M. Pluchar, Arka Majumdar, Sara L. Mouradian,
- Abstract要約: 表面イオントラップの裏面に作製されたメタレンを具備したコンパクトなモノリシック集積システムを提案する。
40$times$100$mu$mアパーチャは、シミュレーションされたポイントソースコレクション効率の0.91%を可能にする。
このような読み出しゾーンの配列は、次世代のトラップイオン量子プロセッサにおいて、高忠実度並列読み出しのためのコンパクトでスケーラブルなソリューションを提供する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: A scaled trapped-ion quantum computer will require efficient fluorescence collection across a large area. Here we propose and demonstrate a compact monolithically integrated system featuring a metalens fabricated on the backside of a surface ion trap. A 40$\times$100 $\mu$m aperture enables a simulated point-source collection efficiency of 0.91% and a measured point-source detection efficiency of 0.58%. Increasing the aperture area to 40$\times$600 $\mu$m boosts the simulated collection efficiency to 3.17%$-$comparable to that of a conventional objective with a numerical aperture of 0.35. Further improvements are possible by co-optimizing the electrode and aperture geometry. An undercut of the electrode substrate at the aperture ensures a large distance between the ion and dielectric substrate without compromising collection efficiency. The metalens directly collimates the collected fluorescence, eliminating the need for a high numerical aperture objective. An array of such readout zones will offer a compact, scalable solution for high-fidelity parallel readout in next-generation trapped-ion quantum processors.
- Abstract（参考訳）: スケールした閉じ込められたイオン量子コンピュータは、広い領域にわたる効率的な蛍光の収集を必要とする。
本稿では,表面イオントラップの裏面に作製したメタレンを特徴とする,コンパクトなモノリシック集積システムを提案する。
40$\times$100$\mu$mアパーチャは、シミュレーションされた点源収集効率0.91%、測定された点源検出効率0.58%を可能にする。
開口面積を40$\times$600$\mu$mにすると、シミュレーションされた収集効率は3.17%$-$に向上する。
電極と開口形状を共最適化することで、さらなる改善が可能である。
開口時の電極基板のアンダーカットは、集電効率を損なうことなく、イオンと誘電体基板との間に大きな距離を確保できる。
メタレンは収集した蛍光を直接衝突させ、高い数値開口目標の必要性をなくす。
このような読み出しゾーンの配列は、次世代のトラップイオン量子プロセッサにおいて、高忠実度並列読み出しのためのコンパクトでスケーラブルなソリューションを提供する。
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