論文の概要: Reducing Ion Heating in Quantum Computing: A Novel 3D-Printed Micro Ion Trap with Skeleton Structure

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.22725v1
• Date: Sun, 26 Oct 2025 15:53:27 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-28 15:28:15.33818
• Title: Reducing Ion Heating in Quantum Computing: A Novel 3D-Printed Micro Ion Trap with Skeleton Structure
• Title（参考訳）: 量子コンピューティングにおけるイオン加熱の低減:スケルトン構造を持つ新しい3Dプリントマイクロイオントラップ
• Authors: Chon-Teng Belmiro Chu, Hao-Chung Chen, Ting Hsu, Hsiang-Yu Lo, Ming-Shien Chang, Guin-Dar Lin,
• Abstract要約: 電界誘起イオン加熱は、スケーラブルなトラップイオン量子コンピューティングにおいて大きな障害となる。 イオン近傍の表面積を最小化することで加熱を最小化するスケルトン電極構造を有する新しい3Dプリントイオントラップを提案する。 閉包パラメータが同一の従来のブレードトラップと比較して,スケルトントラップは総加熱速度を50%以上低減する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Electric-field-induced ion heating is a major obstacle in scalable trapped-ion quantum computing. We present a theoretical study of a novel 3D-printed ion trap with a skeleton electrode structure, designed to reduce heating by minimizing surface area near the ion. Compared to a conventional blade trap with identical confinement parameters, the skeleton trap achieves over 50% reduction in total heating rate. Patch-by-patch analysis reveals that heating is dominated by surfaces within 500 {\mu}m of the ion. For axial motion, the peak heating occurs approximately 110 {\mu}m away due to electric field directionality. We demonstrate that minor geometric optimization, in which the electrode gaps are realigned with these hotspots, can further suppress heating despite the associated increase in surface area. A linear relationship between ion-to-electrode distance and peak heating location is also established. These results highlight the potential of 3D-printed electrode designs for achieving both strong confinement and reduced noise in future quantum systems.
• Abstract（参考訳）: 電界誘起イオン加熱は、スケーラブルなトラップイオン量子コンピューティングにおいて大きな障害となる。 本研究では, イオン近傍の表面積を最小化して加熱を低減することを目的として, 骨格電極構造を有する新しい3Dプリントイオントラップの理論的検討を行った。 閉包パラメータが同一の従来のブレードトラップと比較して、スケルトントラップは総加熱速度が50%以上減少する。 パッチ・バイ・パッチ解析により、加熱はイオンの500 {\mu}m以内の表面で支配されていることが明らかになった。 軸運動の場合、ピーク加熱は電場方向によって約110 {\mu}m離れて起こる。 これらのホットスポットに電極ギャップが整合している微妙な幾何的最適化は,表面積の増加に伴う熱の抑制をさらに促進できることを示した。 イオン-電極間距離とピーク加熱位置との線形関係も確立した。 これらの結果は、将来の量子システムにおいて、強い閉じ込めと減音の両方を達成するための3Dプリント電極設計の可能性を強調している。

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