論文の概要: Fast, parallel, three-dimensional rearrangement of atom arrays using superpositions of elementary holograms

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.21609v1
• Date: Thu, 15 Oct 2026 09:56:16 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-10-17 06:09:33.018471
• Title: Fast, parallel, three-dimensional rearrangement of atom arrays using superpositions of elementary holograms
• Title（参考訳）: 基本ホログラムの重ね合わせによる原子配列の高速・平行・三次元再構成
• Abstract要約: 中性原子の欠陥のない配列を組み立てるには、ロードされた光ツイーザーをリアルタイムに再配置する必要がある。 我々は、100個の原子配列を20ミリ秒未満で組み立てることができ、再配置確率は1原子あたり99.31%であることを示す。 また, 個々の原子を軸方向に移動させることにより, 異なる平面内での移動を可能にする。
• 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: Assembling defect-free arrays of neutral atoms requires real-time rearrangement of stochastically loaded optical tweezers. Conventional rearrangement methods shuttle atoms sequentially, whereas high-speed spatial light modulators (SLMs) can move all atoms in parallel, which scales more favorably as the array size grows. For fast parallel rearrangement, the sequence of holograms displayed on the SLM should be computed more rapidly than the SLM refresh rate, and there should be phase continuity between successive holograms to minimize transient intensity fluctuations. We calculate holograms analytically by adding together the complex fields needed to produce each individual trap, and we ramp the phase of each trap linearly as it moves to its target location. Trap positions enter as continuous variables, rather than tied to points on a grid, so the method provides high positioning accuracy. Using a single GPU, we compute each intermediate hologram in 0.284 ms, considerably faster than the SLM refresh time of 0.696 ms, so the rearrangement speed is hardware-limited. In each step, we use the free processing time to iteratively optimize the holograms for equal intensity across the traps, decreasing trap non-uniformity to 1.24% during rearrangement at no cost in total time. Starting from an array of 256 sites loaded stochastically with $^{87}$Rb atoms, we assemble a 100-atom array in under 20 ms with a rearrangement survival probability of 99.31(12)% per atom. This rearrangement increases the temperature of the atoms by 9(3) $μ$K, which is small compared to the trap depth of 480 $μ$K. Our method can also move individual atoms axially, enabling transport in different planes. We demonstrate this capability with a rearrangement protocol where one set of atoms leapfrogs over another.
• Abstract（参考訳）: 中性原子の欠陥のない配列を組み立てるには、確率的に装填された光ツイーザーをリアルタイムに再配置する必要がある。 一方、高速空間光変調器(SLM)は全ての原子を並列に移動させることができ、配列のサイズが大きくなるにつれてより好都合にスケールできる。 高速並列再配置では、SLM上に表示されるホログラム列は、SLMリフレッシュレートよりも高速に計算し、過渡強度変動を最小限に抑えるために連続ホログラム間に相連続性を持たなければならない。 我々は,個々のトラップを生成するために必要な複雑なフィールドを結合してホログラムを解析的に計算し,対象位置へ移動すると,トラップの位相を直線的に上昇させる。 トラップ位置はグリッド上の点に縛られるのではなく連続変数として入力されるので、高い位置決め精度が得られる。 1つのGPUを用いて各中間ホログラムを0.284msで計算し、SLMのリフレッシュ時間0.696msよりかなり高速であるため、再配置速度はハードウェア限定である。 各ステップにおいて、自由処理時間を用いて、トラップ間の等強度のホログラムを反復的に最適化し、トラップ不均一性を全時間においてコストを伴わずに再配置時に1.24%まで低減する。 256個のサイトを$^{87}$Rb原子で確率的にロードした配列から始まり、100個の原子配列を20ミリ秒以下に組み立て、再配置生存確率は99.31(12)%である。 この再配置は原子の温度を9(3)$μ$K増加させ、480$μ$Kのトラップ深さに比べて小さい。 また, 個々の原子を軸方向に移動させることにより, 異なる平面内での移動を可能にする。 我々は、ある原子が別の原子の上を飛び跳ねる再配置プロトコルを用いて、この能力を実証する。

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