論文の概要: Vertical Shuttling Protocols for Trapped Ions in Multi-Rail, Multi-Zone Surface Ion Trap Architectures

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.21350v1
• Date: Thu, 23 Apr 2026 07:09:27 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-04-24 14:40:06.348679
• Title: Vertical Shuttling Protocols for Trapped Ions in Multi-Rail, Multi-Zone Surface Ion Trap Architectures
• Title（参考訳）: 多層・多層表面イオントラップ構造におけるトラップイオンの垂直シャットリングプロトコル
• Authors: Qirat Iqbal, Altaf H. Nizamani,
• Abstract要約: イオントラップ実験におけるトラップイオン応用のための垂直イオンシャットリングプロトコルについて検討した。 イオン輸送時の運動エネルギーゲインの最小化に焦点をあてる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/
• Abstract: We investigate optimized vertical ion-shuttling protocols for trapped-ion applications across a range of ion-trap experiments, including three-dimensional gradient-measurement sensors, on-chip ion fluorescence collection and imaging, improved laser accessibility, and quantum information processing. In this work, we focus on minimizing motional energy gain during ion transport. Our findings indicate that anomalous heating becomes the dominant limiting factor only for shuttling durations exceeding $500~μ\mathrm{s}$, whereas the final motional excitation is strongly dependent on the selected transport protocol. Using a recently measured heating rate of $(3.1 \pm 0.35)$ quanta/ms at an ion--surface separation of $134 \pm 1.5~μ\mathrm{m}$, we demonstrate that the motional excitation can be restricted to fewer than eight quanta when the ion is vertically displaced by $86~μ\mathrm{m}$ from its initial position. These results enable adiabatic shuttling within $0.5~\mathrm{ms}$, thereby meeting the operational requirements for high-fidelity quantum sensing and coherent control.
• Abstract（参考訳）: 本研究では,3次元勾配測定センサ,オンチップイオン集光・撮像,レーザーアクセシビリティ向上,量子情報処理などを含む,イオントラップ実験におけるトラップイオン応用のための最適化された垂直イオンシャットリングプロトコルについて検討した。 本研究では,イオン輸送時の運動エネルギーゲインの最小化に焦点をあてる。 以上の結果から,500〜μ\mathrm{s}$を超えるシャットリング時間に限って異常加熱が支配的な制限因子となるのに対し,最終運動励起は選択された輸送プロトコルに強く依存することが明らかとなった。 最近測定された熱速度$(3.1 \pm 0.35)$ Quanta/msのイオン-表面分離値$34 \pm 1.5~μ\mathrm{m}$を用いて、イオンが8.6~μ\mathrm{m}$で垂直に変位すると、運動励起は8quanta未満に制限されることを示した。 これらの結果は、0.5〜\mathrm{ms}$以内の断熱を可能とし、高忠実な量子センシングとコヒーレント制御の運用要件を満たす。

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