High-Performance Microwave Frequency Standard Based on Sympathetically Cooled Ions
离子微波频标是下一代微波频标的候选者，具有非常广泛的应用前景。Dick效应和二阶多普勒频移（SODFS）限制了离子微波频率标准的性能。共振冷却技术的引入可以抑制Dick效应和SODFS，提高频标的稳定性和准确性。然而，对共振冷却离子微波频标的研究却很少。本文报道了第一个Paul阱中的共振冷却离子微波频率标准。用激光冷却的${}^{40}\mathrm{Ca}^{+}$作为冷却剂离子，将${}^{113}\mathrm{Cd}^{+}$离子晶体冷却到100 mK以下，相干寿命超过40 s。短期频率稳定度达到了$3.48 \times 10^{-13}/τ^{1/2}$，与汞离子频标相当。其不确定度为$1.5\times 10^{-14}$，优于激光直接冷却镉离子频标。
2022-04-19 physics.atom-ph
Rotational excitation in sympathetic cooling of diatomic molecular ions by laser-cooled atomic ions
Universität Kassel（卡塞尔大学）；Universidad Autónoma de San Luis Potosí（圣路易斯波托西自治大学）；Aarhus University（奥胡斯大学）；Freie Universität Berlin（柏林自由大学）
研究通过激光冷却原子离子与双原子分子离子的库仑相互作用，分析协同冷却过程中旋转激发的影响，评估冷却时间及分子内部状态的纯度。
2026-01-15 physics.atom-ph quant-ph
Domain formation and structural stabilities in mixed-species Coulomb crystals induced by sympathetically cooled highly charged ions
本文通过实验与模拟研究交感冷却高电荷离子在混合库仑晶体中诱导的畴形成、结构稳定性及局域相变，验证了离子串动力学模拟在量子模拟与计算等应用中的适用性。
2024-11-25 physics.atom-ph
Adiabatically controlled motional states of a ground-state cooled CaO$^{+}$ and Ca$^{+}$ trapped ion chain
本研究针对囚禁分子离子外部自由度调控需求，利用共囚禁Ca⁺协同边带冷却实现CaO⁺轴向运动模近基态冷却，验证绝热调谐模式频率时声子态可保持，为分子偶极-声子相互作用研究奠定基础。
2022-12-09 physics.atom-ph quant-ph
Optical interface created by laser-cooled atoms trapped in the evanescent field surrounding an optical nanofiber
激光冷却中性原子的捕获和光学接口是其用于先进量子技术的基本要求。在这里，我们同时实现了这两个任务与铯原子相互作用的多色倏逝场周围的光学晶体。这些原子被定位在一个一维的光晶格约200 nm以上的表面，并可以有效地询问与共振光场发送通过的表面。我们的技术开辟了将激光冷却原子系综直接集成到光纤网络中的途径，这是大规模量子通信方案的重要先决条件。此外，它非常适合于实现混合量子系统，该混合量子系统将原子与，例如，固态量子器件
2010-05-07 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Production of translationally cold barium monohalide ions
我们已经产生了同情冷却的一卤化钡离子$^+$（X = F，Cl，Br）反应捕获，激光冷却$^+$离子与室温气相中性含卤素分子。其中两个（SF $_6$和CH $_3$ Cl）的反应速率已被测量，并与经典模型一致。BaX $^+$离子是很有前途的候选冷却到振转基态，我们的方法提出了一个简单的方法来产生这些极性分子离子。
2013-05-31 physics.atom-ph
Fast photon-mediated entanglement of continuously-cooled trapped ions for quantum networking
本文提出利用真空内高数值孔径物镜收集可见光子并干涉探测，实现钡离子量子比特的高保真纠缠，同时引入镱离子协同冷却，使纠缠速率达到每秒250次，为量子网络提供连续高效的纠缠源。
2024-07-03 physics.atom-ph quant-ph
Coupling two laser-cooled ions via a room-temperature conductor
我们证明了两个独立捕获的离子与620 $μ$ m的分离距离的运动之间的耦合。离子-离子相互作用是通过一个室温电浮动金属线连接两个表面陷阱增强。调谐到共振的两个离子的运动，我们显示了11赫兹的耦合率的能量流。在我们的器件中，强表面电场噪声阻碍了量子相干耦合。我们的离子线离子系统表明，室温导体可用于调解和调谐独立捕获的电荷之间的相互作用超过自由空间偶极偶极耦合可实现的距离。该技术可用于同情地冷却或纠缠远程捕获的电荷，并实现不同物理系统之间的耦合。
2021-07-02 physics.atom-ph quant-ph
Motional studies of one and two laser-cooled trapped ions for electric-field sensing applications
我们研究了一个和两个激光冷却捕获的$^{40}$ Ca $^+$离子的动力学通过施加不同性质的电场沿轴向的陷阱，即，驱动的运动与谐波偶极场，或与白噪声。这两种类型的驱动诱导不同的运动状态的轴向模式;相干振荡的偶极场，或增强的布朗运动由于额外的贡献，从电噪声的加热速率。在这两种情况下，一个孤立的离子和激光冷却的双离子晶体的灵敏度进行了评估和比较。这种动力学的分析和理解是重要的实现一种新的潘宁阱质谱技术的基础上，光学检测，旨在提高精度和灵敏度。
2017-08-22 physics.atom-ph quant-ph
Thermal bistability in laser-cooled trapped ions
研究射频阱中大型离子云在激光冷却下的温度双稳态行为，通过数值模拟揭示振荡场和离子密度对加热率及稳态切换的影响，并提出利用阈值效应检测入侵者扰动的方法。
2023-04-25 physics.atom-ph
Laser spectroscopy of the $^2S_{1/2} - ^2P_{1/2}$, $^2P_{3/2}$ transitions in stored and cooled relativistic C$^{3+}$ ions
利用激光光谱实验研究了在德国达姆施塔特GSI亥姆霍兹中心的实验储存环（ESR）中以$β\approx 0.47$速度储存和冷却的类锂碳离子的$^2S_{1/2} - ^2P_{1/2}$和$^2S_{1/2} - ^2P_{3/2}$跃迁。共振波长的获得使用一种新的连续波紫外激光系统和一种新的极端紫外（XUV）检测系统，以检测前向发射的荧光光子。两个过渡所获得的结果进行比较，现有的实验和理论数据。在早期的激光光谱测量ESR等离子体光谱和干涉测量的结果发现的差异已得到解决，实验和理论之间的协议得到证实。
2021-05-06 physics.atom-ph
Frequency measurement of the clock transition of an indium ion sympathetically-cooled in a linear trap
我们报告的时钟跃迁的频率测量在115 In+离子与Ca+离子在线性射频陷阱的同情冷却。Ca+离子被用作外部电磁场的探针，并用作制备冷In+的冷却剂。通过使用参照位于同一地点的频率标准的光学频率梳对36个测量值进行平均，确定频率为1 267 402 452 901 049.9（6.9）Hz。
2017-05-02 physics.atom-ph
Precision spectroscopy technique for dipole allowed transitions in laser cooled ions
本文提出了一种精确测量囚禁离子电偶极允许跃迁的方法。通过快速连续地应用探针和冷却激光，可以探测完整的跃迁，而不会因加热离子而引起失真。此外，可以利用两个探针来测量类似色散的信号，这非常适合于将激光器稳定到跃迁。我们已经充分表征了测量的参数，并发现可以在30 s的询问时间内测量优于100 kHz的过渡频率。通过采用两个独立的离子阱系统来确定光谱信号的长期稳定性。第一离子阱用于稳定光谱激光器。第二个离子阱，然后通过连续探测在两个频率的过渡来测量的稳定性。根据Allan方差，对于1000 s的询问时间，获得了优于10 $^{-10}$的频率不稳定性。
2014-06-28 physics.atom-ph
Cryogenic Penning-Trap Apparatus for Precision Experiments with Sympathetically Cooled (anti)protons
目前用单个（反）质子来测试CPT对称性的精密实验进展很快，但由于需要将粒子冷却到亚热能而变得复杂。我们描述了一个低温潘宁陷阱设置为$^9$是$^+$离子的设计，允许耦合的单（反）质子的激光冷却的原子离子的交感冷却和量子逻辑光谱。我们报告捕获和激光冷却的云和单个$^9$的$^+$离子。我们讨论了一个微型陷阱的前景，允许耦合的单（反）质子的激光冷却$^9$是$^+$离子的同情激光冷却，以亚毫K温度毫秒的时间尺度。
2021-07-18 physics.atom-ph quant-ph
High resolution ion trap time-of-flight mass spectrometer for cold trapped ion experiments
用激光冷却的原子离子捕获被共振冷却的分子离子是探索冷离子化学的一个有用的平台。我们设计并表征了一种新的实验装置，用于探测在低于1 K的温度下分子阳离子和中性自由基之间的化学反应动力学。离子被捕获在一个线性四极射频陷阱和同情冷却的共同捕获，激光冷却，原子离子。离子阱耦合到飞行时间质谱仪，以容易地识别产物离子种类，以及准确地确定捕获的离子数。我们讨论，并详细介绍了这种离子阱飞行时间质谱仪的设计，以及驱动陷阱和质谱仪所需的电子设备。此外，我们测量该系统的性能，产生质量分辨率的$m/Δm \geq 1100$在很宽的质量范围内，并讨论其相关性，为未来的测量化学反应动力学和动力学。
2017-07-21 physics.atom-ph physics.chem-ph physics.ins-det
Bright Source of Cold Ions for Surface-Electrode Traps
我们在表面电极的Paul阱中通过激光冷却原子的光电离产生大量低能离子。$4\times10^{5}$ Yb $^{+}$离子/s的同位素选择性陷阱加载速率超过通过原子束的光电离（电子碰撞电离）获得的速率四（六）个数量级。浅至0.13 eV的陷阱很容易用这种技术加载。离子被限制在与激光冷却原子相同的空间区域内，这将允许实验研究冷离子与冷原子或玻色-爱因斯坦凝聚体之间的相互作用。
2007-02-03 physics.atom-ph
Observation of Cold Collisions between Trapped Ions and Trapped Atoms
我们展示了一个双阱系统，非常适合于研究被困离子和被困原子之间的冷碰撞。使用Yb $^+$离子被限制在一个保罗陷阱和Yb原子的磁光阱，我们研究了几种同位素的碰撞能量下降到400 neV（5 mK）的电荷交换碰撞。在原子极化率为143 a. u时，测量的$6 \times 10^{-10}$ cm $^{3}$ s $^{-1}$的速率系数在碰撞能量的四个数量级上是常数，与半经典Langevin模型的结果符合得很好.
2009-02-04 physics.atom-ph
Sympathetic cooling of a large ${}^{113}\mathrm{Cd}^{+}$ ion crystal with ${}^{40}\mathrm{Ca}^{+}$ in a linear Paul trap
本文在直线保罗阱中用激光冷却的钙离子协同冷却并结晶了大量镉离子，形成双组分离子晶体，测得镉离子温度低至41 mK，并研究了影响冷却效果的因素，为提升镉离子微波钟精度奠定基础。
2022-01-10 physics.atom-ph
Doppler Cooled Ions in a Compact, Reconfigurable Penning Trap
我们报告的设计和实验演示的一个紧凑的，可重构的潘宁离子阱构造与稀土永磁体放置在阱真空外壳外。我们描述了多普勒激光冷却离子在永磁体潘宁陷阱的第一次观察。我们详细介绍了一种方法，用于量化和优化的陷阱磁场均匀性原位使用中性$^{40}$钙前体原子的热束。在0.65 T下对$^{40}$ Ca $^+$进行了多普勒激光冷却，捕获离子荧光的侧视图显示了二维和三维阵列的结晶顺序。测量的$^{40}$ Ca $^+$陷阱频率证实了中性$^{40}$ Ca的磁场表征。这里描述的紧凑型阱能够实现各种冷离子实验，相对于传统的基于电磁体的潘宁阱，具有低尺寸、重量、功率和成本要求。
2019-09-13 physics.atom-ph quant-ph
Ion-neutral chemistry at ultralow energies: Dynamics of reactive collisions between laser-cooled Ca^+ ions and Rb atoms in an ion-atom hybrid trap
在离子-原子混合阱中研究了激光冷却Ca^+离子与Rb原子的冷化学反应。在碰撞能< E_{coll} >/kB = 20 mK-20 K范围内测定了反应的反应速率常数。在使用单个局域化Ca^+离子的实验中，能量最低。使用共振激发质谱法研究产物分支比。利用CaRb^+势能曲线的高级量子化学计算和辐射通道的量子散射计算，分析了该体系中反应过程的动力学（非辐射和辐射电荷转移以及导致CaRb^+分子离子形成的辐射缔合）。对于目前的低能散射实验，它表明，反应速率常数的能量依赖性是由长程相互作用与经典的朗之万模型，但它们的大小是由短程非绝热和辐射耦合，只有弱依赖于渐近能量。碰撞的量子特性的预测表现在发生狭窄的形状共振在定义明确的碰撞能量。目前的结果突出了冷离子中性反应碰撞中的普遍和系统特定的现象。
2013-02-19 physics.atom-ph physics.chem-ph
Sympathetic cooling of $^{113}$Cd$^+$ by laser-cooled $^{40}$Ca$^+$ in a linear Paul trap for Microwave Ion Clocks
本文报道了在线性Paul阱中用激光冷却$^{40}$ Ca $^+$对$^{113}$ Cd $^+$的共振冷却。实现了$^{113}$ Cd $^+$离子的长期低温约束。这些离子的温度测量在$90(10)$ mK，和相应的不确定性所产生的二阶多普勒频移估计为$2\times10^{-17}$的水平。高达$4.2\times10^5$ Cd $^+$离子被限制在阱中，并且测量的限制时间常数为84小时。在约束三小时后，仍然存在$10^5$ Cd $^+$离子，表明这种Ca $^+$ -Cd $^+$双离子体系是令人惊讶的稳定。交流斯塔克位移由钙$^+$激光和荧光诱导，其使用高精度\textit{ab initio}方法小心地估计到$5.4(0.5)\times10^{-17}$的精度。由于死区时间较短，还推导出了Dick-effect限制的Allan偏差。这些结果表明，微波钟的基础上，这种同情冷却计划持有承诺，在提供超高的频率精度和稳定性。
2020-02-12 physics.atom-ph
Laser cooling of trapped ytterbium ions with an ultraviolet diode laser
我们展示了一个紫外二极管激光系统的冷却被困镱离子。激光功率和线宽与以前的基于谐振倍频的系统相当，但该系统更简单，更鲁棒，更便宜。我们使用激光系统来冷却限制在线性保罗陷阱中的少量镱离子。从观测到的光谱，我们推断最终温度< 270 mK。
2005-11-29 physics.atom-ph
Fast adiabatic transport of single laser-cooled $^9$Be$^+$ ions in a cryogenic Penning trap stack
本研究在低温彭宁阱系统中实现了单$^9$Be$^+$离子的快速绝热输运，以支持协同激光冷却并提升多阱实验效率，为反质子量子逻辑光谱学奠定基础。
2023-09-13 physics.atom-ph
Photodissociation of trapped Rb$^+_2$ : Implications for simultaneous trapping of atoms and molecular ions
从理论和实验上研究了$^{85}$ Rb磁光阱（MOT）冷却光对$_2^+$ Rb分子离子的直接光解作用。振动激发的Rb $_{2}^{+}$离子由Rb MOT中光缔合形成的Rb $_{2}$分子的光电离产生，并被捕获在改进的球形Paul阱中。测量了在MOT冷却光存在下被捕获的Rb $_{2}^{+}$离子信号的衰减速率，并观察到与我们计算的分子离子光解离速率一致。由于MOT光的光解离机制预计是活跃的，因此对于所有的homopolymer双原子碱金属分子离子是普遍的。
2016-09-29 physics.atom-ph
Observation of single collisionally cooled trapped ions in a buffer gas
单个Ba离子被捕获在一个充满气体的线性离子阱中，并通过共振荧光以高信噪比观察。使用He（Ar）作为缓冲气体，在8 e-5 - 4 e-3 ° C的压力范围内实现了~5分钟（~1分钟）的单离子存储时间。在简单的单离子情况下，对缓冲气体中的陷阱动力学进行了实验研究。特别是，轻气体，如He和Ar的冷却效果和较重的气体，如氘的不稳定性进行了研究。一个简单的模型来解释所观察到的现象。
2007-07-05 nucl-ex physics.atom-ph
Detection Techniques for Trapped Ions
各种技术被用来检测存储在电磁阱中的带电粒子的存在，它们的能量，质量或它们的内部状态。探测方法可以依赖于捕获粒子数量的变化（破坏性方法）或使用离子与电磁辐射的相互作用作为探测捕获粒子的非破坏性工具。本文介绍了各种方法，讨论了基本的操作模式，并通过描述最近的实现完成。
2013-11-28 physics.atom-ph
Translational cooling and storage of protonated proteins in an ion trap at subkelvin temperatures
气相多电荷蛋白质已被同情地冷却到低于1 K的平移温度的库仑相互作用与激光冷却的钡离子在线性离子阱。在一种情况下，53个细胞色素c分子（质量约12390 amu，电荷+17 e）的系综被约160个激光冷却的钡离子冷却到低于0.75 K。已经观察到超过20分钟的储存时间，并且可以很容易地延长到超过一个小时。该技术适用于各种复杂分子。
2008-11-10 physics.atom-ph
Coulomb crystallization of xenon highly charged ions in a laser-cooled Ca+ matrix
University of Birmingham（伯明翰大学）；Max-Planck-Institut für Kernphysik（马克斯·普朗克核物理研究所）；Humboldt-Universität zu Berlin（柏林洪堡大学）；Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY)（德国电子同步辐射中心）；Physikalisch-Technische Bundesanstalt（德国联邦物理技术研究院）
通过激光冷却的Ca+离子对氙高电荷离子进行协同冷却和库仑结晶，实现了混合物种晶体，为光学频率计量、新物理探索和量子信息科学提供了平台。
2026-06-12 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Sympathetic and swap cooling of trapped ions by cold atoms in a MOT
一个冷却和捕获的离子和原子的混合系统，为离子辅助冷化学和新颖的多体研究铺平了道路。由于单个俘获机制的不同，被俘获的原子明显比被俘获的离子冷，因此在组合系统中，强的二元离子$-$原子相互作用导致从离子到原子的热流。相反，被捕获的离子也可以被冷原子碰撞加热，使离子和原子之间的平衡变得有趣。在这里，我们的实验表明，铷离子（Rb $^+$）冷却接触磁光捕获（MOT）Rb原子，相反的一般预期的离子加热等离子和原子质量。从理论上解释了冷却机理，并用数值模拟加以验证。共振电荷交换（RCx）碰撞，它允许交换冷却的离子与原子，其中一个单一的掠射碰撞事件带来的快速离子休息的重要性进行了讨论。
2011-12-26 physics.atom-ph quant-ph
Comment on "Space-Time Crystals of Trapped Ions": And Yet it Moves Not !
对李同仓等人“囚禁离子的时空晶体”的评论（PRL 109，163001（2012）; arXiv：1206.4772
2012-11-20 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Micromotion-Synchronized Pulsed Doppler Cooling of Trapped Ions
我们提出并证明了一种新的方法，多普勒冷却捕获的离子晶体的微动幅度的分布可能是大的和不均匀的。该技术使用与陷阱RF同步的多普勒冷却光脉冲，当离子的速度接近节点时，该脉冲选择性地靶向离子，从而通过单一色调的冷却光在晶体上实现更均匀的冷却。我们提出了一个理论框架，描述了这种技术是实用的，并提供了一个简单的实验演示。
2023-02-09 physics.atom-ph
Extending the applicability of an open-ring trap to perform experiments with a single laser-cooled ion
首先建立了一个开环离子阱，也被称为透明阱，用于进行放射性离子的$β$ - $ν$相关实验。这种陷阱几何形状也非常适合使用激光冷却离子进行实验，有助于在格拉纳达大学TRAPSENSOR项目框架内开发新型彭宁陷阱。本项目的目标是使用单个$^{40}$ Ca $^+$离子作为单离子质谱的检测器。在该项目中，在不对初始电极配置进行任何修改的情况下，可以对$^{40}$ Ca $^+$离子进行多普勒冷却，从大云开始并达到单离子灵敏度。这个新的功能的陷阱可能是重要的，也为其他实验中产生的离子在放射性离子束（RIB）设施。在该出版物中，将描述阱和激光系统，以及它们相对于应用于大离子云直到单个离子的激光冷却的性能。
2015-07-08 nucl-ex physics.atom-ph physics.ins-det
Trapping, cooling, and photodissociation analysis of state-selected H$\_2^+$ ions produced by (3+1) multiphoton ionization
我们报告的生产冷，状态选择H $_2^+$分子离子在线性RF陷阱。离子由H $_2$的（3+1）共振增强多光子电离（REMPI）产生，并由激光冷却的Be $^+$离子共振冷却。在演示和表征REMPI过程后，我们使用213 nm深紫外激光光解来验证所产生的H $_2^+$离子样品的高振动纯度。此外，在$v=0$和$v=1$能级中产生的离子的光解离效率之间的巨大差异提供了检测$v=0 \to 1$跃迁的方法。这些结果为H $_2^+$的高分辨率振动光谱的基本计量学应用铺平了道路。
2020-08-26 physics.atom-ph
Frequency Metrology on single trapped ions in the weak binding limit: The 3s1/2-3p3/2 transition in 24-Mg+
我们证明了一种方法，在未解决的运动边带的限制，被困离子的精密光谱。通过共振冷却的结晶离子链，我们抑制了不利的温度变化引起的光谱激光，通常会导致一个扭曲的线profle，并获得一个Voigt的轮廓可以忽略不计的失真。我们应用该方法测量了单个24-Mg+离子中与天体物理学相关的D2跃迁的绝对频率，得到1072082934.33（16）MHz，比以前的结果提高了近400倍。此外，我们还得到了激发态寿命为3.84（10）ns。
2009-01-16 physics.atom-ph
On Measuring the Electron Electric Dipole Moment in Trapped Molecular Ions
捕获的双原子分子离子可以被证明是一个敏感的探针的永久电子电偶极矩（eEDM）。我们建议使用地面或亚稳态$^3Δ_1$水平，由于其高极化率和大的EDM增强因子。离子允许简单的捕获和长的询问时间，但是需要时变的电偏置场以便探测eEDM。我们讨论了实验设计以及在快速时变电场中进行精密光谱测量的挑战。
2011-07-18 physics.atom-ph
Precision determination of the ground-state hyperfine splitting of trapped ${}^{113}$Cd${}^{+}$ ions
我们测量了${}^{113}$ Cd ${}^{+}$离子的基态超精细分裂为15199862855.02799（27）Hz，分数不确定度为$1.8\times10^{-14}$ .离子被捕获和激光冷却在一个线性四极保罗陷阱。分数频率稳定度被测量为${4.2} \times 10^{-13}/\sqrtτ $，从高信噪比的Ramsey条纹获得，并在近5小时的测量时间内获得，这接近于从Dick效应估计的短期稳定度极限。我们的结果与以前报道的值是一致的，但测量精度是迄今为止获得的最好结果的四倍。
2021-10-24 physics.atom-ph
Cold molecular ions on a chip
我们报道了离子阱芯片表面上分子离子的感应冷却和库仑结晶。N $_2^+$和CaH $^+$离子被限制在表面电极射频离子阱中，并通过与激光冷却的Ca $^{+}$离子的相互作用冷却到毫开尔文范围内的长期平移温度。由表面电极产生的捕获电势的配置使得能够形成平面双组分库仑晶体和分子从芯片上的原子离子的空间分离。利用分子动力学模拟对库仑晶体的结构和热性能进行了表征。本研究将基于芯片的捕获技术扩展到库仑结晶分子离子，在质谱、冷化学、量子信息科学和光谱学中具有潜在的应用。
2014-04-16 physics.atom-ph physics.chem-ph
Determining temperature and Rabi frequency regarding trapped ions in Doppler cooling: An analytic investigation
激光多普勒冷却是离子俘获的必要条件，也是实现超冷离子的第一步。在多普勒冷却中，由于缺乏有效的实验手段，离子温度和激光离子耦合的实验监测一直是一个难点。在这里，我们分析探讨多普勒冷却过程中的捕获离子，例如$^{40}$钙$^{+}$，通过解决的摩擦系数在多普勒冷却相对于热浴，特别是，浴与大的加热速率。我们给出了由三能级电磁感应透明引起的冷却和加热的四个区域，并提出了一种通过多普勒冷却窗口测量拉比频率的实用方法。此外，激光冷却的离子的最终温度可以得到分析的情况下，一个弱的热浴，而对于强的热浴，这需要数值处理，由于多普勒频移和大的Lamb-Dicke参数的参与。我们的分析结果将有助于理解许多实验观察，如组态相变，声子激光和热囚禁离子的热力学。
2019-02-01 physics.atom-ph
Laser Cooling of Optically Trapped Molecules
将一氟化钙（CaF）分子装入光偶极阱（ODT）中，随后在阱内进行激光冷却。从磁光捕获开始，我们亚多普勒冷却CaF，然后将$150(30)$ CaF分子加载到ODT中。当亚多普勒冷却光和捕获光同时打开时，获得了五倍的增强负载。对于捕获的分子，我们直接观察到有效的亚多普勒冷却到$60(5)$ $μ\text{K}$的温度。$8(2)\times10^7$ cm $^{-3}$的捕获分子密度比初始亚多普勒冷却样品大一个数量级。750（40）ms的陷阱寿命主要是由背景气体碰撞。
2018-03-12 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Theoretical and Numerical studies of the positions of cold trapped ions
我们研究了线性晶体结构中的Paul阱所限制的冷离子的性质，由于其在实际量子计算中的应用，该系统具有相当大的电流兴趣。采用理论和数值计算相结合的方法，导出了离子位置的半经验公式。
1997-11-24 physics.atom-ph physics.optics
Measurement of collisions between laser cooled cesium atoms and trapped cesium ions
报道了超冷Cs原子与低能Cs+离子碰撞速率系数的测量。实验是在一个由Cs原子的磁光阱（MOT）和Cs+离子的Paul阱组成的混合阱中进行的。离子-原子碰撞赋予超冷Cs原子动能，导致它们从浅MOT逃逸，因此，减少MOT中Cs原子的数量。通过监测，使用荧光测量，Cs原子数和MOT加载动力学，然后拟合数据的速率方程模型，离子-原子碰撞率推导。Cs-Cs+碰撞速率系数$9.3(\pm0.4)(\pm1.2)(\pm3.5) \times 10^{-14}$ m $^{3}$ s $^{-1}$，测量的离子分布的最可几碰撞能量为95 meV（$\approx k_{B}.1100$ K），是在公平的协议与理论计算。作为中间步骤，我们还测定了Cs $6P_{3/2}$原子在473 nm波长处的光电离截面为$2.28 (\pm 0.33) \times 10^{-21}$ m $^{2}$.
2020-08-19 cond-mat.quant-gas physics.app-ph physics.atom-ph
Trapped Rydberg ions: a new platform for quantum information processing
在这一章中，我们提出了一个概述的实验与捕获里德堡离子和概述的优势和挑战，开发应用程序的量子计算，传感和模拟的新平台。被捕获的里德伯离子具有几个重要的特性，在它们的组合中是独一无二的：它们被紧紧地束缚在保罗陷阱的谐波势中，在这种情况下，它们的内部和外部自由度可以以精确的方式控制。离子的内部态和运动态的高保真态制备已经被证明，并且内部态已经被用来存储和操纵量子比特信息。此外，强偶极相互作用可以在里德伯态的离子之间实现，并被探索用于研究相关的多体系统。通过激光耦合到里德伯态，离子的极化率可以被增强和调谐。这可以用于控制与保罗阱中的捕获场的相互作用以及离子之间的偶极相互作用。因此，被捕获的里德伯离子提供了一个有吸引力的替代快速纠缠操作相比，介导的正常模式的被捕获的离子，这是有利的未来的量子计算机或量子模拟器。
2020-07-26 physics.atom-ph quant-ph
Formation of molecular ions by radiative association of cold trapped atoms and ions
本文采用基于有效实势的量子化学方法，对激光冷却Rb原子与碱土金属离子（Ca $^+$，Sr $^+$，Ba $^+$）和Yb $^+$，以及Li与Yb $^+$冷碰撞过程中的辐射发射进行了理论研究.辐射缔合的分子离子的预测发生的所有系统的截面大于辐射电荷转移一个两到十倍。部分和总的速率常数也计算和可用的实验进行比较。窄形状的共振是预期的，这可以在低温下检测到的实验分辨率在目前的标准的限制。振动分布也进行了计算，表明最终的分子离子没有创建在其基态水平。
2015-02-28 physics.atom-ph quant-ph
Distributing entangled state using quantum repeater protocol: Trapped atomic ions in optomechanical cavities
研究了利用量子中继协议实现囚禁原子离子纠缠态的远距离分布。实际上，长距离被分成短的部分，然后在光机械腔中使用纠缠产生和纠缠交换技术，纠缠被分发。为了完成这项任务，我们在光机械腔中执行捕获的原子离子之间的相互作用，对捕获的离子进行适当的测量，并将Bell态测量作为一种众所周知的交换纠缠的方法。相应地，纠缠分布在目标离子之间，具有令人满意的成功概率和纠缠度值。计算了泵浦光的失谐量和振幅对纠缠度和成功几率的影响。随着失谐量的增加，纠缠度和成功概率的起伏减小。通过增加泵浦光的振幅，纠缠的极大值会重复出现更多次，成功几率会经历一个反转-恢复现象。
2021-05-28 physics.atom-ph quant-ph
Entangled states of trapped ions allow measuring the magnetic field gradient of a single atomic spin
利用纠缠态中的囚禁离子，我们提出了在几个$μ$ m的距离检测单个原子的磁偶极子。这需要在约10 $^{-13}$特斯拉/ $μ$ m的水平下测量磁场梯度。我们讨论的应用，例如，在确定离子磁矩的变化范围很广，调查的磁性子结构的离子与水平结构不可访问的光学冷却和检测，并为研究外来或稀有离子，和分子离子。该方案也可用于测量被光学偶极力俘获的中性原子或原子系综的自旋不平衡。由于所提出的方法依赖于离子阱量子信息处理中良好建立的技术，因此其在当前技术的范围内。
2012-07-03 physics.atom-ph quant-ph
Rotation sensing with trapped ions
我们提出了一个协议，通过物质波Sagnac干涉术使用捕获的离子来测量旋转。该陷阱允许干涉仪通过Sagnac几何形状中的重复往返在紧凑的装置中封闭大面积。我们展示了如何使用均匀的磁场在大的动态范围内关闭干涉仪的旋转速度和测量带宽，而不会失去对比度。由于这种技术不需要将离子限制在Lamb-Dicke区域，因此具有许多声子的热态应该足以用于操作。
2016-09-02 physics.atom-ph quant-ph
Adiabatic Mach-Zehnder interferometer via an array of trapped ions
我们探讨了在横向场中通过一系列服从量子伊辛模型的囚禁离子实现海森堡限制马赫-曾德尔干涉的可能性。基于增加Ising相互作用，然后减小横场的绝热过程，我们证明了从顺磁性到铁磁性的完美转变，它可以用作多离子Mach-Zehnder干涉术的分束器。实现的NOON状态的离子，使海森堡限制干涉。使用目前可用的技术，超冷离子，我们讨论了我们的计划与全球业务的实验可行性。
2012-03-22 physics.atom-ph quant-ph
RF-induced heating dynamics of non-crystallized trapped ions
我们调查的非结晶（熔化）离子的能量动力学，限制在一个保罗陷阱。熔化离子所经历的非周期性库仑相互作用形成用于从射频（rf）场到离子的非保守能量转移的介质，该过程被称为rf加热。我们研究射频加热通过分析数值模拟的非结晶离子运动中的保罗陷阱电位，其中的离子的长期运动的能量在离散的间隔变化，对应于离子-离子碰撞。这些碰撞的分析是用来作为一个基础，以获得一个简化的模型，射频加热能量动力学，从中我们得出结论，射频加热速率主要取决于射频场强度。我们证实了该模型的可预测性实验：两个捕获的$^{40}$钙$^{+}$离子被确定性地驱动熔化，和他们的荧光速率被用来推断离子的能量。从模拟和实验结果中，我们概括了有效的熔融囚禁离子的再结晶所需的实验参数。
2021-04-21 physics.atom-ph quant-ph
Zero-Point cooling and low heating of trapped 111Cd+ ions
本文报道了射频（Paul）阱中~（111）Cd ~+离子的基态激光冷却。被困离子运动的加热速率测量两种不同的捕获几何形状和电极材料，其中没有努力屏蔽原子镉源的电极。测得的低加热速率表明，捕获的111 Cd+离子可能非常适合涉及原子运动的量子控制的实验，包括量子信息科学中的应用。
2004-04-25 cond-mat.mtrl-sci physics.atom-ph quant-ph
Universal hybrid quantum computing in trapped ions
使用离散和连续变量子系统，量子信息的混合方法可以为相同的物理资源提供更多的量子计算能力。在这里，我们提出了一个混合方案，可以用来产生必要的高斯和非高斯操作的通用连续变量量子计算在囚禁离子。该方案利用两个线性自旋运动相互作用产生一组广泛的非线性有效的自旋运动相互作用，包括一个和两个模式压缩，分束器，和三压缩操作中捕获的离子系统。我们讨论了可能的实验实现使用激光为基础的和激光的方法。
2021-05-12 physics.atom-ph quant-ph
Reply to Comment on "Space-Time Crystals of Trapped Ions"
这是对Patrick Bruno（arXiv：1211.4792）对我们论文（Phys. Rev. Lett. 109，163001（2012））。
2013-06-19 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Coupling trapped ions to a nanomechanical oscillator
本文实现了一种将金属纳米线与激光冷却囚禁离子耦合的混合系统，展示了共振与非共振耦合及离子相干运动激发，为离子-机械混合量子系统和双向协同冷却开辟了新途径。
2023-12-01 physics.atom-ph quant-ph
Cold trapped molecular ions and hybrid platforms for ions and neutral particles
本文回顾了冷陷俘分子离子领域的最新进展，重点介绍了新型混合原子-离子平台中的冷化学实验以及基于量子逻辑方案的高精度分子量子态制备与探测技术，这些进展为精密测量、量子技术和化学动力学等领域奠定了重要基础。
2023-11-21 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.chem-ph
Ion counting and temperature determination of Coulomb-crystallized laser-cooled ions in traps using convolutional neural networks
本文提出基于卷积神经网络的图像分析方法，从荧光图像快速准确测定库仑晶体的离子数目与温度，实现非侵入式原位监测，助力实时控制。
2025-09-08 physics.app-ph physics.atom-ph physics.chem-ph
