論文の概要: State-Selective Ionization and Trapping of Single H$_2^+$ Ions with (2+1) Multiphoton Ionization
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.03625v1
- Date: Wed, 03 Sep 2025 18:23:18 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-09-12 14:33:03.317203
- Title: State-Selective Ionization and Trapping of Single H$_2^+$ Ions with (2+1) Multiphoton Ionization
- Title(参考訳): 2+1)多光子イオン化によるH$_2^+$イオンの状態選択イオン化とトラップ
- Authors: Ho June Kim, Fabian Schmid, David Holzapfel, Daniel Kienzler,
- Abstract要約: 2+1)共鳴強調多光子イオン化(REMPI)を用いた極低温リニアポールトラップへの単一H$+$分子イオンの高効率偏光負荷について報告する。
H$+$イオンは、$X;1Sigma_g+$状態から$E,F;1Sigma_g+$状態へのH$分子の共鳴2光子励起と非共鳴1光子イオン化によって生成される。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We report on efficient rovibrational state-selective loading of single H$_2^+$ molecular ions into a cryogenic linear Paul trap using (2+1) resonance-enhanced multi-photon ionization (REMPI). The H$_2^+$ ions are created by resonant two-photon excitation of H$_2$ molecules from the $X\;^1\Sigma_g^+$ state to the $E,F\;^1\Sigma_g^+$ state, followed by non-resonant one-photon ionization. The H$_2^+$ ions are produced from residual gas and sympathetically cooled by a co-trapped, laser-cooled $^9$Be$^+$ ion. By tuning the wavelength of the REMPI laser, we observe the loading of single H$_2^+$ ions via the ($\nu' = 0$, $L' = 0, 1, 2, 3$) rovibrational levels of the $E,F\;^1\Sigma_g^+$ intermediate state. We measure the success probability for the production of H$_2^+$ in the ($\nu^+ = 0$, $L^+ = 1$) state via the ($\nu' = 0$, $L' = 1$) level to be 85(6)% by quantum logic spectroscopy (QLS) of the hyperfine structure of this rovibrational state. Furthermore, we load an H$_2^+$ ion via the ($\nu' = 0$, $L' = 2$) level and confirm its rovibrational state to be ($\nu^+ = 0$, $L^+ = 2$) by QLS. We perform QLS probes on the ion over 19 h and observe no decay of the rotationally excited state. Our work demonstrates an efficient state-selective loading mechanism for single-ion, high-precision spectroscopy of hydrogen molecular ions.
- Abstract(参考訳): 2+1)共鳴強調多光子イオン化法(REMPI)を用いて,H$_2^+$分子イオンを低温線状ポールトラップに効率よく負荷する方法について報告する。
H$_2^+$イオンは、$X\;^1\Sigma_g^+$状態から$E,F\;^1\Sigma_g^+$状態へのH$_2$分子の共鳴2光子励起と非共鳴1光子イオン化によって生成される。
H$_2^+$イオンは残留ガスから生成され、共トラッピングされたレーザー冷却された$^9$Be$^+$イオンによって同調的に冷却される。
REMPIレーザーの波長を調整することにより、$E,F\;^1\Sigma_g^+$中間状態の(\nu' = 0$, $L' = 0, 1, 2, 3$)振動準位を介して、単一H$_2^+$イオンの負荷を観測する。
我々は,H$_2^+$($\nu^+ = 0$, $L^+ = 1$)状態におけるH$_2^+$の生成の成功確率を,この偏極状態の超微細構造の量子論理分光(QLS)により85(6)%に測定する。
さらに、我々は、$\nu' = 0$, $L' = 2$) レベルを介して H$_2^+$ ion をロードし、QLS によって$\nu^+ = 0$, $L^+ = 2$) の投票状態を確認する。
19時間以上のイオン上でQLSプローブを行い、回転励起状態の崩壊を観測する。
本研究は,水素分子イオンの単一イオン,高精度分光のための効率的な状態選択性負荷機構を示す。
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