論文の概要: Directional Motional Control via Engineered Conical Intersections in Trapped Rydberg Ions

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.11350v1
• Date: Sun, 14 Sep 2025 16:53:25 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-09-16 17:26:23.043275
• Title: Directional Motional Control via Engineered Conical Intersections in Trapped Rydberg Ions
• Title（参考訳）: トラップされたRydbergイオンの工学的円錐断面積による方向運動制御
• Authors: Abdessamad Belfakir, Yousra Bouasria, Herschel Rabitz, Ahmed Ratnani,
• Abstract要約: 我々は、断熱ポテンシャル-エネルギー面間の円錐状の交差を示すために、トラップされたリドベルクイオンの運動力学のコヒーレント制御を実証する。 この研究は、設計された円錐交叉が方向運動力学の新しい制御資源として機能することを実証している。
• 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 demonstrate coherent control of motional dynamics in trapped Rydberg ions engineered to exhibit a conical intersection between adiabatic potential-energy surfaces. Using quantum optimal control, an optimally shaped electric field drives the motional wave packet between prescribed spatial configurations on microsecond timescales. Localized nonadiabatic coupling breaks the symmetry of the dynamics and produces a directed trajectory: after only a few early passages through the conical intersection region, the packet proceeds toward the target with high fidelity. In contrast, in the Born-Oppenheimer limit, where such coupling is absent, the optimized control yields symmetric, multi-cycle oscillations rather than a comparably directed displacement. While both approaches reach the target at the chosen final time, the underlying trajectories are qualitatively different. This work demonstrates that engineered conical intersections can serve as a new control resource for directional motional dynamics, complementing pulse-shaping methods in trapped-ion systems. This directional motion of the ions, enabled by the conical intersection, is expected to have important applications for quantum information processing, where controlled motional states underpin high-fidelity gate operations and scalable architectures.
• Abstract（参考訳）: 我々は、断熱ポテンシャル-エネルギー面間の円錐状の交差を示すために、トラップされたリドベルクイオンの運動力学のコヒーレント制御を実証する。 量子最適制御を用いて、最適形状の電場は、所定空間構成間の運動波パケットをマイクロ秒タイムスケールで駆動する。 局所的非断熱結合は力学の対称性を破り、方向の軌道を生成する:円錐交叉領域を数回だけ通過した後、パケットは高い忠実度でターゲットに向かって進む。 対照的に、そのような結合が欠如しているボルン=オッペンハイマーの極限では、最適化された制御は、可視指向の変位よりも対称な多サイクル振動をもたらす。 どちらのアプローチも最終段階で目標に達するが、下層の軌道は質的に異なる。 この研究は、エンジニアリングされた円錐交叉が、トラップイオン系におけるパルス整形法を補完する、方向運動力学の新しい制御資源として機能することを示した。 このイオンの方向運動は円錐交叉によって実現され、制御された運動状態が高忠実度ゲート演算とスケーラブルなアーキテクチャを支える量子情報処理に重要な応用が期待されている。

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