論文の概要: Autonomous multi-ion optical clock with on-chip integrated photonic light delivery

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.08921v2
• Date: Wed, 10 Dec 2025 18:42:47 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-12-11 13:10:24.487813
• Title: Autonomous multi-ion optical clock with on-chip integrated photonic light delivery
• Title（参考訳）: オンチップ集積フォトニック光伝送を用いた自律マルチイオン光時計
• Authors: Tharon D. Morrison, Joonhyuk Kwon, Matthew A. Delaney, David R. Leibrandt, Daniel Stick, Hayden J. McGuinness,
• Abstract要約: トラップイオン系における集積フォトニクスは、可搬性光学原子時計やスケーラブル量子コンピュータなどの応用の実現に不可欠である。 短時間の周波数不安定度が3.14(5)times 10-14 / sqrt$の自律動作光時計を実演する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Integrated photonics in trapped-ion systems are critical for the realization of applications such as portable optical atomic clocks and scalable quantum computers. However, system-level integration of all required functionalities remains a key challenge. In this work, we demonstrate an autonomously operating optical clock having a short-term frequency instability of $3.14(5)\times 10^{-14} / \sqrtτ$ using an ensemble of four $^{171}\textrm{Yb}^{+}$ ions trapped in a multi-site surface-electrode trap at room temperature. All clock operations are performed with light delivered via on-chip waveguides. We showcase the system's resilience through sustained, autonomous operation featuring automated ion shuttling and reloading to mitigate ion loss during interleaved clock measurements. This work paves the way beyond component-level functionality to establish a viable and robust architecture for the next generation of portable, multi-ion quantum sensors and computers.
• Abstract（参考訳）: トラップイオン系における集積フォトニクスは、ポータブル光原子時計やスケーラブル量子コンピュータなどの応用の実現に不可欠である。 しかし、必要な機能をすべてシステムレベルで統合することは、依然として重要な課題である。 本研究では, 室温の多面電極トラップに閉じ込められた4つの$^{171}\textrm{Yb}^{+}$イオンのアンサンブルを用いて, 短時間の周波数不安定性3.14(5)\times 10^{-14} / \sqrtτ$の自律動作光時計を実演する。 すべてのクロック動作は、オンチップ導波路を介して光が供給される。 自動シャットリングとリロードを特徴とする持続的自律運転によるシステムのレジリエンスを実証し, インターリーブクロック測定時のイオン損失を軽減する。 この作業は、コンポーネントレベルの機能を超えて、次世代のポータブルなマルチイオン量子センサーとコンピュータのための実用的で堅牢なアーキテクチャを確立するための道を開いた。

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