論文の概要: Proposal for a multi-ion optical clock with hundreds of ions

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.15609v1
• Date: Sun, 11 Oct 2026 13:33:36 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-10-19 17:41:34.642366
• Title: Proposal for a multi-ion optical clock with hundreds of ions
• Title（参考訳）: 数百イオンの多重イオン光時計の提案
• Abstract要約: 数百個のイオンを持つ多イオン光クロックのための円形表面トラップアーキテクチャを提案する。 イオン結晶の回転対称性は、不均一性、四重極シフトの主源を抑制する。 このアーキテクチャは、10〜18ドル程度の周波数不確実性を持つマルチイオン光時計への経路を提供する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.422857892314494
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Scaling trapped-ion optical clocks to hundreds of ions remains a major challenge due to inhomogeneous frequency shifts in large ion crystals. Here, we propose a circular surface-trap architecture for a multi-ion optical clock with hundreds of ions. The rotational symmetry of the ion crystal suppresses the main sources of inhomogeneity, quadrupole shift.We investigate the feasibility of a clock based on a ring crystal of 400 $^{40}\mathrm{Ca}^{+}$ ions and propose a suitable experimental setup configuration. We have shown that circular configuration of ions leads to suppression by two orders of magnitude of the quadrupole shift comparing to the linear trap. Combined with stray-field compensation and dynamical decoupling techniques, this architecture provides a pathway toward multi-ion optical clocks with fractional frequency uncertainty at the $10^{-18}$ level and an expected 20-fold improvement in frequency stability compared to single ion clocks.
• Abstract（参考訳）: 閉じ込められたイオンの光時計を数百個のイオンにスケーリングすることは、大きなイオン結晶の不均一な周波数シフトのために依然として大きな課題である。 本稿では、数百イオンの多イオン光クロックのための円形表面トラップアーキテクチャを提案する。 イオン結晶の回転対称性は、不均一性の主源である四重極シフトを抑え、400$^{40}\mathrm{Ca}^{+}$イオンのリング結晶に基づくクロックの実現可能性を調べ、適切な実験構成を提案する。 イオンの円配置は, 線形トラップと比較して, 四重極シフトの2桁の抑制に繋がることを示した。 ストライフィールド補償と動的デカップリング技術を組み合わせることで、このアーキテクチャは10−18$レベルで周波数不確実性を持つマルチイオン光時計への経路を提供し、単一イオンクロックに比べて周波数安定性が20倍向上することが期待される。

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