We report the experimental characterization of axialization - a method of reducing the magnetron motion of a small number of ions stored in a Penning trap. This is an important step in the investigation of the suitability of Penning traps for quantum information processing. The magnetron motion was coupled to the laser-cooled modified cyclotron motion by the application of a near-resonant oscillating quadrupole potential (the "axialization drive"). Measurement of cooling rates of the radial motions of the ions showed an order-of-magnitude increase in the damping rate of the magnetron motion with the axialization drive applied. The experimental results are in good qualitative agreement with a recent theoretical study. In particular, a classical avoided crossing was observed in the motional frequencies as the axialization drive frequency was swept through the optimum value, proving that axialization is indeed a resonant effect.
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。
Formation of Two-Ion Crystals by Injection from a Paul-Trap Source into a High-Magnetic-Field Penning Trap
双离子晶体构成了一个研究量子性质的平台，它可以扩展到任何离子种类或带电粒子，只要晶体中的一个离子可以直接用激光冷却并用激光辐射操纵。本文介绍了在7特斯拉开环潘宁阱中形成用于量子精密测量的双离子晶体。$^{40}$ Ca $^+$离子通过光电离内部产生或外部在（Paul阱）源中产生，通过超导螺线管的强磁场梯度运输，并且相对于潘宁阱势阱的最小值以几个电子伏特的平均动能在飞行中捕获。在强磁场中激光冷却双离子晶体达到量子制度也提出了特别强调的径向模式的冷却。
Numerical Simulations of 3D Ion Crystal Dynamics in a Penning Trap using the Fast Multipole Method
University of Colorado, Boulder（科罗拉多大学博尔德分校）；Indian Institute of Science（印度科学学院）；National Institute of Standards and Technology（美国国家标准与技术研究院）；Renewable and Sustainable Energy Institute, University of Colorado, Boulder（科罗拉多大学可再生能源与可持续能源研究所）
Adiabatic Cooling of Planar Motion in a Penning Trap Ion Crystal to Sub-Millikelvin Temperatures
Indian Institute of Technology Madras（印度马德拉斯理工学院）；University of Colorado, Boulder（科罗拉多大学博尔德分校）；National Institute of Standards and Technology（美国国家标准与技术研究院）
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。
Modeling near ground-state cooling of two-dimensional ion crystals in a Penning trap using electromagnetically induced transparency
潘宁陷阱，具有控制数十到数百个离子的平面晶体的能力，是多功能的量子模拟器。横向于离子晶体平面的运动鼓面模式的热占据降低了量子模拟的质量。利用电磁感应透明的激光冷却（EIT冷却）作为一种快速将鼓面模初始化到接近基态占据的有效方法是有吸引力的。我们数值研究的效率EIT冷却平面离子晶体中的潘宁陷阱，占所产生的复杂性的陷阱的性质和从同时冷却的多个离子。我们表明，尽管面临挑战，鼓面模式（数百千赫）的大带宽可以迅速冷却到近基态职业在几百微秒。我们的预测的质量中心模式包括几十微秒的冷却时间常数和增强的冷却速率与离子的数量增加。NIST潘宁阱中EIT冷却的成功实验演示[E. Jordan，K. A. Gilmore，A. Shankar，A. Safavi-Naini，M. J. Holland和J. J. Bollinger，“近基态冷却的二维捕获离子晶体超过100个离子”，（2018），提交。验证我们的预测。
