Transition from Collective to Local Radial Motional Modes in a Tapered Paul Trap
University of Kassel（卡塞尔大学）；St. Kliment Ohridski University of Sofia（索非亚圣克利门特奥赫里德斯基大学）
研究锥形Paul阱中从强轴向约束下的集体径向模式到弱轴向约束下的单个径向振荡的转变，通过实验详细研究过渡区的本征模式并与理论预测比较，为研究离子阱中的热输运现象和缺陷形成提供基础。
2026-05-26 quant-ph
Stability of charged particles inside a Paul trap with spontaneous localization dynamics
保罗阱是广泛用于光谱实验的离子阱，其使用振荡电场将带电粒子限制和稳定在小区域内。粒子在Paul阱中的动力学过程由Mathieu方程描述。有人提出，这种陷阱可以用来检测由相关波函数的自发坍缩所产生的效应，如CSL（连续自发局域化）模型所描述的。该模型是对薛定谔方程的非线性、随机和非相对论修正，该方程预测了除环境影响外的粒子的额外随机运动。在本文中，我们讨论的可能性，这种随机运动可以抛出一个粒子的稳定配置内的保罗陷阱。我们研究了CSL存在下Paul阱稳定性图的变化。我们还约束CSL参数空间，假设的事实，稳定性图没有显着改变。由此得到的边界比来自Ge板的X射线发射的边界弱。
2018-08-31 quant-ph
Coherent states sometimes look like squeezed states, and visa versa: The Paul trap
以Paul陷阱为模型，我们指出，相同的波函数可以是不同的相干态或压缩态，这取决于它们所应用的系统。
2000-09-05 quant-ph
Trapping electrons in a room-temperature microwave Paul trap
我们在室温超高真空装置中，在1.6~GHz驱动下，演示了毫米级四极Paul阱中电子的捕获。冷电子通过里德伯态电离钙原子而被引入陷阱，并在微波和静态电场的限制下停留数十毫秒。这些电子中的一小部分被捕获的时间更长，并且在长达一秒的测量时间内没有显示出可测量的损失。运动的电子激励揭示了可以在几十到几百MHz的范围内调谐的长期频率。在低温环境中操作类似的电子保罗阱可以为具有捕获的电子自旋量子位的全电量子计算提供平台。
2021-01-30 physics.atom-ph quant-ph
Numerical Investigations of Electron Dynamics in a Linear Paul Trap
本文通过数值模拟线性 Paul 阱中的双电子动力学，确定 Wigner 晶体形成的温度阈值及其随阱频率的变化，验证冷却方案并给出磁场下的稳定运行参数区。
2025-03-16 quant-ph
Continuous quantum measurements of a particle in a Paul trap
我们计算陷入保罗陷阱并对其位置进行连续量子测量的粒子的传播子。测量输出的概率，粒子的可能轨迹，也被发现，这使我们能够提出一系列的实验，将允许面对的预测的一个模型，描述一个被测的量子系统和测量设备之间的相互作用，即所谓的限制路径积分形式主义，与实验。
1998-08-19 quant-ph
Preliminary characterization of a surface electrode Paul trap for frequency metrology
本研究针对频率计量开发171Yb+单离子光学钟用表面电极Paul阱，测试原型阱加热率，推出绝缘体上硅微制造芯片并完成超高真空电学测试，给出合适参数及设计改进路线图。
2024-10-09 physics.atom-ph physics.ins-det quant-ph
Pauli crystals -- interplay of symmetries
最近观察到的泡利晶体是由囚禁的超冷原子按费米统计形成的结构。这些原子之间的相互作用是关闭的，因此它们的相对位置是由俘获势和泡利不相容原理的联合作用决定的。本文用数值模拟的方法研究了二维各向同性谐振子阱、三维谐振子阱和二维方阱阱中的泡利晶体。泡利晶体不具有陷阱的对称性--对称性被位置的测量打破，在许多情况下，被陷阱中原子的量子态打破。此外，泡利晶体相比，库仑晶体形成的带电粒子被困。泡利晶体的~结构不同于库仑晶体，这提供了证据，不相容原理不能被两体排斥相互作用所取代，而是必须被认为是导致多粒子关联的特定量子机制。
2020-11-16 cond-mat.quant-gas quant-ph
Transient dynamics of parametric driving for single-electron image current detection in a Paul trap
University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；Challenge Institute for Quantum Computation, University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校量子计算挑战研究所）；School of Physics, Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学物理学院）
本文提出利用参数驱动的瞬态动力学实现保罗陷阱中单电子非破坏性检测，克服了传统稳态方法的局限，通过控制参数驱动斜率锁定电子运动频率，提高信号鲁棒性。
2026-05-14 nlin.CD physics.atom-ph physics.ins-det
Image Current Detection of Electrons in a Room-Temperature Paul Trap
本文提出在室温保罗阱中利用不同腔模分离囚禁与检测，通过镜像电流方法提取被微波驱动淹没的电子信号，并观测到电阻冷却引起的指数衰减，为低温下实现单电子基态冷却奠定基础。
2025-04-14 physics.atom-ph quant-ph
Method for Detecting Berry's Phase in a Modified Paul Trap
我们将Paul阱的时变电势从正弦波形修改为方波波形。在修正的Paul阱中，电子的精确量子运动和Berry相位被发现在一个解析封闭的形式。我们考虑了一个方案，以检测Berry的相位的Bohm-Aharonov型干涉实验，并指出一个关键的属性，使它切实可行。
1997-01-03 hep-th quant-ph
Modes of Oscillation in Radiofrequency Paul Traps
研究了射频阱中离子晶体随时间变化的动力学。本文讨论了一般三维晶体的稳定囚禁问题，并讨论了赝势近似的有效性。我们推导出解析的离子的微动幅度，严格证明众所周知的实验观察。我们使用无穷行列式的方法来找到对角化的线性化的时间依赖的动力学问题的模式。这允许获得明确的（'Floquet-Lyapunov'）变换的坐标解耦的线性振荡器。我们证明了实用的方法，通过分析一个小的“奇特”晶体在线性保罗陷阱的模式。计算结果可推广到一般多极阱中的多组分离子晶体，并可得到这种阱中离子振荡的含时量子波函数。
2012-10-28 quant-ph
Stabilization of $866$ nm laser with Pound-Drever-Hall (PDH) technique for quantum manipulation of Ca+ ion in Paul trap
本文介绍了最有效的激光稳定技术之一--庞德-德雷弗-霍尔（PDH）方法。实验的目的是从头开始建立PDH稳定装置。我描述了所有必要的理论处理，以制定技术，然后描述它，因为我已经在实验室实验实施。讨论了所有主要的噪声源，并实施了噪声治理方法。文中还详细介绍了所用设备的原理和工作原理。
2020-06-25 physics.ins-det physics.optics quant-ph
Influence of geometrical perturbations on the ion motional frequencies in a Paul trap
通过理论模拟分析了三维四极阱中几何扰动对离子振荡频率的影响，并与实验结果进行了比较。从理论上模拟了这种非理想陷阱中由于暗条的插入而引起的势场畸变。然后拟合出势的解析表达式，得到了囚禁离子运动方程的数值解。运动频率，然后计算从傅立叶变换的模拟离子轨迹在任何给定的捕获电位，并与我们的实验结果进行比较。长期的频率相对于插入的灯丝的陷阱内的水平的偏移进行评估。
2013-08-22 quant-ph
Optimization of segmented linear Paul traps and transport of stored particles
线性保罗阱中的单离子是未来量子计算机的有希望的候选者。在这里，我们讨论了一个两层微结构分段线性离子阱。径向和轴向的潜力，从数值场模拟和优化的陷阱的几何形状。由于阱电极在轴向方向上分段，阱允许离子在不同空间区域之间传输。从现实的数值获得的轴向电位，我们优化了离子的运输，使运动的自由度不被激发，即使运输速度远远超过绝热制度。在我们的优化中，我们实现了约两个振荡周期内的轴向陷阱电位相比，典型的绝热运输，采取的顺序100振荡的运输。此外，加热由于量子力学效应的估计和抑制策略的建议。
2006-07-30 quant-ph
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。
2022-03-31 quant-ph
Planar Magnetic Paul Traps for Ferromagnetic Particles
我们提出了一个研究使用交变磁场捕获硬铁磁颗粒，重点是平面陷阱的几何形状。首先，我们实现并表征了基于旋转磁势的毫米尺寸磁体的磁保罗陷阱设计。采用一个物理旋转平台与两对永磁体具有相反的极性，我们表现出稳定的捕获硬铁磁体一厘米以上的陷阱，并表明，颗粒形状起着关键作用的捕获。最后，我们提出了一个芯片陷阱的设计，这将打开一条道路的研究与铁磁微粒的旋磁效应。
2022-12-22 cond-mat.mtrl-sci physics.pop-ph quant-ph
A surface electrode point Paul trap
我们提出了一个模型以及实验结果的表面电极射频保罗陷阱，具有圆形电极的几何形状非常适合于捕获的单离子和二维平面离子晶体。陷阱设计与微加工兼容，并提供了一种简单的方法，通过该方法可以改变表面上方被捕获离子的高度\emph{in situ}。我们证明捕获的单个和几个Sr+离子的离子高度范围为200-1000微米的多普勒激光冷却下几个小时，并使用这些来表征陷阱，发现与我们的模型很好的协议。
2010-08-09 physics.atom-ph quant-ph
Quantum stability of an ion in a Paul trap revisited
研究了Paul阱中离子动力学的量子稳定性。我们回顾了Wang等人[Phys.Rev.A52，1419（1995）]的结果，该结果表明量子轨道不具有与经典轨道相同的稳定区域，这与Floquet分析周期性捕获场中的运动所获得的结果相反。通过对全波包动力学的数值模拟，我们证实了当同时考虑波包的位置和宽度的期望值时，经典囚禁判据完全适用于量子运动.
2017-03-28 physics.atom-ph quant-ph
Ion Trapping with a Laser-written 3D Miniaturized Monolithic Linear Paul Trap for Microcavity Integration
本文提出一种激光写入的金镀熔融石英单片线性Paul阱，实现高数值孔径接入与电极精确隔离，并成功演示离子囚禁，为微腔集成奠定基础。
2024-09-19 quant-ph
The Panopticon device: an integrated Paul-trap-hemispherical mirror system for quantum optics
我们设计并建造了一个新的实验装置，用于在光学质量半球镜的曲率中心捕获单个Ba $^+$离子。我们描述了整个装置的布局，制造和集成，包括一个高光学访问单片“3D打印”保罗陷阱，半球形反射镜，用于收集原子荧光的衍射限制真空透镜（NA = 0.7）和最先进的超高真空容器。该新装置能够研究诸如自发发射的强抑制和增强的量子电动力学效应，并且在单个光学模式中实现了31%的发射光的收集效率。
2020-10-17 physics.atom-ph physics.ins-det physics.optics
Hybrid Paul-optical trap with large optical access for levitated optomechanics
本研究提出一种结合光学偶极阱与线性Paul阱的混合囚禁平台，兼具大数值孔径，可通过可控转移回收光阱丢失的颗粒，为悬浮动力学提供新工具，推动无光子反冲退相干的可控暗势研究。
2023-12-15 physics.optics quant-ph
Quantum nondemolition measurements in a Paul trap
在这项工作中，一个家庭的量子nondestruction变量的情况下，一个粒子陷入了保罗陷阱。然后，在所谓的限制路径积分形式主义的背景下，考虑了这一系列参数的连续测量过程，然后计算相应的传播子。换句话说，当相应的量子非破坏参数被连续监测时，保罗陷阱中的粒子的时间演化被推导出来。与可能的测量输出的概率也得到了，并以这种方式出现新的理论结果，这可能使我们面对这种限制路径积分形式主义的预测与未来的一些实验的读数。
2000-10-09 gr-qc quant-ph
Quantum control of $^{88}$Sr$^+$ in a miniature linear Paul trap
我们报告的结构和表征的量子信息实验装置使用$^{88}$锶$^+$离子。设计并制作了一个小型线性射频Paul陷波器。在所有方向上超过1 MHz的陷阱频率是在陷阱端盖上50 V和小于1 W的射频功率下获得的。我们在离子的$S_{1/2}$电子基态的两个自旋态中编码一个量子比特（qubit）。我们构建了所有必要的激光源，用于激光冷却和离子外部和内部状态的完全相干操纵。振荡磁场用于相干自旋旋转。高保真读出以及2.5毫秒的相干时间被证明。解析边带冷却后，单个俘获离子的平均轴向振动量子为$\bar n=0.05$，测得加热速率为$\dot{\bar n}=0.016$ ms $^{-1}$。
2011-05-29 quant-ph
Quantum state engineering on an optical transition and decoherence in a Paul trap
在Paul阱中，单个Ca+离子以高达99.9%的概率被冷却到振动的基态。从这个福克州开始|n=0>我们证明了对光学跃迁的相干量子态操纵。在1.4ms内观察到多达30个拉比振荡。我们发现，在离子制备后，|n=1> Fock态。光态操纵的相干性只受激光和环境磁场涨落的限制。运动加热已被测量为低至190 ms内的一个振动量子。
1999-09-13 quant-ph
Ion-neutral sympathetic cooling in a hybrid linear rf Paul and magneto-optical trap
离子和中性原子之间的长程极化力导致大的弹性散射截面，例如，10^6 a.u. Na+对Na或Ca+对Na在冷和超冷温度下。这表明，混合离子中性阱应该提供一个原子或分子离子显着的交感冷却的一般手段。我们提出SIMION 7.0模拟结果的优点和限制的交感冷却内的混合陷阱装置，由一个线性的RF保罗陷阱同心与钠磁光阱（MOT）。本文探讨了各种加热机制对混合系统的影响，以及与MOT，Paul陷阱，离子数量和离子种类相关的参数如何影响交感冷却的效率。
2012-08-31 physics.atom-ph physics.plasm-ph quant-ph
Loading of large ion Coulomb crystals into a linear Paul trap incorporating an optical cavity for cavity QED studies
本文报道了将大离子库仑晶体加载到一个高精细光学腔（F~3200）的线性Paul阱中。我们表明，即使3毫米直径的电介质腔镜之间的陷阱电极和分离只有12毫米，它是可能的生产原位离子库仑晶体包含超过100.000钙离子的各种同位素和长度的几毫米沿腔轴。我们表明，在腔模式内的离子的数量是在原则上足够高，以实现离子库仑晶体和腔场之间的强集体耦合。因此，该结果代表了一个重要的一步离子阱为基础的腔量子电动力学（CQED）实验，使用冷离子库仑晶体。
2008-04-29 quant-ph
Transport of ions in a segmented linear Paul trap in printed-circuit-board technology
我们描述了一个分段的线性保罗陷阱，在印刷电路板技术制造的电极段宽度为500微米的构造和操作。我们证明了这种技术的适用性，可靠的离子捕获和报告的观察多普勒冷却的离子晶体的Ca-40与这种陷阱。测得的陷阱频率同意与数值模拟的百分之几的水平，从中我们推断出高制造精度的分段陷阱。为了证明它的实用性和多功能性的捕获离子实验，我们研究了一个单一的离子的快速运输。我们的实验结果表明，在T= 20 μ s的往返时间内，传输距离为2 × 2 mm，仅对应于4个轴向振荡，成功率为99.0（1）%。我们从理论上和实验上研究了具有误差函数电压斜坡的快速离子输运引起的振荡激发：对于稍慢的输运（T= 30 us内的往返穿梭），我们观察到0.89（15）meV的非绝热运动激发。
2007-11-19 quant-ph
Micromotion-induced Limit to Atom-Ion Sympathetic Cooling in Paul Traps
我们提出并推导出解析表达式的一个基本限制的共振冷却的离子在射频陷阱使用冷原子。这个极限来自于离子-原子长程碰撞过程中阱电场所做的功，甚至适用于完全补偿阱中零温度原子气体的冷却。我们的结论是，在目前的实验实现这种碰撞加热防止访问单分波原子离子相互作用或量子化离子运动的制度。我们确定的条件上的原子-离子的质量比和陷阱参数达到s-波碰撞制度和陷阱基态。
2012-09-30 physics.atom-ph quant-ph
Positioning of the rf potential minimum line of a linear Paul trap with micrometer precision
我们展示了一个通用的技术，以实现精确的径向位移的节线的射频（rf）场在线性保罗陷阱。该技术依赖于陷阱电极的负载电容的选择性调节，通过向用于驱动陷阱的基本谐振射频电路添加电容器来实现。高达100微米的位移与微米精度测量使用离子库仑晶体的荧光图像和相干耦合这样的晶体的光学腔的模式的组合。在没有库仑晶体的形状或结构的可测量的变形的情况下进行位移，并且没有引入通常与通过静电势调节的晶体的径向位移相关联的过度加热。我们希望这种技术是重要的微阱结构和离子基腔QED的未来发展。
2009-05-19 quant-ph
Fast transport of mixed-species ion chains within a Paul trap
我们研究了非绝热状态下线性Paul阱中混合种离子晶体在空间不同位置之间传输的动力学。在一般的混合物种晶体中，沿着传输方向的所有自由度都由加速阱激发，因此与仅激发质心模式的同种离子的情况不同，几个自由度必须同时由传输协议控制。我们设计的协议，导致低的最终激发在非绝热制度使用基于不变的逆工程两个不同物种的离子，也展示了如何将这种方法扩展到更长的混合物种离子串。混合种类离子串的快速传输可以显著地减少用于利用捕获离子的可扩展量子信息处理的某些架构中的时间开销。
2016-08-02 quant-ph
Hybrid electro-optical trap for experiments with levitated particles in vacuum
我们将微粒限制在由Paul阱和双光束光阱产生的混合势中。我们在不同的压力下进行了粒子在Paul阱和光阱之间的转移，并研究了反馈冷却对转移过程的影响。该技术为超高真空和复杂结构势场中的光悬浮粒子实验提供了一条途径。
2022-07-22 physics.ins-det physics.optics quant-ph
Diamonds levitating in a Paul trap under vacuum: measurements of laser-induced heating via NV center thermometry
本文测量了真空条件下悬浮在环形Paul阱中的金刚石中氮空位中心的电子自旋共振（ESR）谱。我们观察到的ESR谱的NV中心嵌入微米级金刚石在真空压力下降到$2\times 10^{-1}$毫巴，由绿色激光加热的金刚石的限制。我们还观察到NV的光致发光在真空压力下降到$10^{-2}$毫巴，并讨论了超高真空下控制NV自旋所需的步骤。
2017-07-07 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Description of ion motion in a Paul trap immersed in a cold atomic gas
我们研究了单离子在射频阱中的凝聚态和非凝聚态的超冷玻色气体中的问题。我们开发主方程形式主义描述的交感冷却，我们确定离子的冷却速率。我们表明，冷原子水库修改的稳定性图中的离子在保罗陷阱创建的区域中的离子被冷却或加热由于与时间相关的潜力交换的能量量子。
2014-12-01 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
A Comprehensive Study on A Tapered Paul Trap: From Design to Potential Applications
本文研究一种锥形保罗阱，其倾斜射频电极形成漏斗形囚禁势并使径向与轴向运动耦合，已用于单原子热机和仄牛顿力放大实验，在量子热力学、量子传感与量子信息领域具有应用前景。
2024-07-02 physics.atom-ph quant-ph
Phase-space study of surface-electrode Paul traps: Integrable, chaotic, and mixed motions
我们提出了一个全面的相空间处理带电粒子在电动势阱中的运动。我们以五线表面电极保罗陷阱为重点，研究了单个离子可积和混沌运动的细节。我们引入适当的相空间措施，并给出了一个普遍的表征的陷阱有效性的参数的函数。我们严格推导出常用的（与时间无关的）赝势近似，量化其有效性的制度，并分析其故障的机制内的时间依赖的潜力。我们开发的相空间方法给出了一个一般的框架，用于描述离子动力学在各种各样的表面保罗陷阱。为了探索这个框架实验，我们提出并分析，使用数值模拟，一个实验，可以实现与现有的四线陷阱。我们预测一个强大的实验签名的混合规则和混沌相空间结构内的陷阱口袋的存在。复杂丰富的逃逸动力学表明，表面陷阱可以探索相空间中的微观哈密顿输运现象。
2018-05-31 nlin.CD physics.atom-ph quant-ph
Detecting continuous spontaneous localisation with charged bodies in a Paul trap
连续自发局域化（英语：Continuous spontaneous localisation，CSL）是一种模型，它捕捉了量子理论的一类扩展的影响，这些扩展预计将由量子引力产生，并且是这样的，波函数坍缩是一个物理过程。这样一个过程的速率可能比迄今为止通过搜索设定的上限低得多，但仍然大大修改了量子力学的解释，解决了量子测量问题。因此，实验试图探索这一点。我们描述了一个实验，有可能延长CSL的灵敏度的许多数量级。该方法是检测加热的带电宏观物体的运动限制在保罗陷阱。讨论了检测方法和主要噪声源。我们发现，CSL与标准参数可以观察到使用振动隔离离子阱的大小为1厘米，在超低压，光学干涉检测。
2016-05-06 quant-ph
Roadmap to planar electron-ion point Paul trap
本文提出平面电子-离子点保罗阱的技术指南，用于量子计算与传感，采用镀铜玻璃基板制造，并讨论超导薄膜增强捕获能力。
2025-10-07 quant-ph
Quantum measurements and Paul traps in gravitational backgrounds
本文研究了球对称质量的引力场中Paul阱中粒子的运动方程。这项工作背后的想法之一是分析引力引起的量子噪声的影响，这些噪声来自保罗陷阱附近的物体，可能会增强这个系统的量子行为。这将考虑源的引力场的级数展开，并在保罗陷阱的哈密顿量中只包括前两项。高阶贡献将作为系统环境的一部分引入，因此不会出现在哈密顿量中。换句话说，我们提出了一个论点，使我们能够区分那些引力自由度，这些自由度将对保罗陷阱产生不可控制的影响。沿着所谓的限制路径积分形式主义的思想，我们考虑到我们的粒子的位置的连续监测，并因此相应的传播子和概率，与不同的测量输出，获得。然后，提出并求解了与量子非破坏变量有关的微分方程，即，得到了一族量子非爆破参数。最后，定性分析了重力环境对系统的影响。
2001-10-10 gr-qc quant-ph
Long-term drifts of stray electric fields in a Paul trap
我们调查的准静态杂散电场在一个线性保罗陷阱在几个月的时间内的演变。根据这些电场最初是如何感应的，我们观察到场漂移的非常不同的时间尺度。光致电场在日时间尺度上的衰减。我们将其解释为绝缘材料上的光电产生的电荷，这些电荷通过放电电流衰减。相比之下，杂散场由于暴露的离子阱的Ba原子束主要表现出缓慢的动态的顺序上的几个月。我们解释这一观察结果的涂层的陷阱电极的原子束。这可能导致接触电势，由于表面上的原子扩散和化学过程，接触电势会随着时间缓慢漂移。为了不干扰场的演化，我们抑制了测量过程中保罗阱中额外电荷和原子涂层的产生。为此，我们将离子阱与环境光屏蔽，仅允许使用近红外激光。此外，我们最大限度地减少了进入离子阱室的原子通量。我们的屏蔽阱的长期运行使我们的制度非常低的残留电场漂移小于0.03 V/m每天。
2013-09-23 physics.atom-ph quant-ph
Probing high-frequency gravitational waves with entangled vibrational qubits in linear Paul traps
KEK Theory Center（高能加速器研究机构理论中心）；The Graduate University for Advanced Studies, SOKENDAI（高级研究大学院大学（SOKENDAI））；Yukawa Institute for Theoretical Physics, Kyoto University（京都大学汤川理论物理研究所）
本文研究了利用线性保罗陷阱作为量子传感器探测兆赫兹引力波的方法，通过单离子和双离子系统区分引力波与轴子暗物质，并展示纠缠振动量子比特可提升信号概率，超越标准量子极限。
2026-04-13 gr-qc hep-ph physics.atom-ph
Design and Implementation of a Blade-Type Linear Paul Trap
本文设计并实现了一种刀片型线性保罗阱，优化以最小化微运动并支持数十个离子的链，通过镱同位素冷却和相干光谱验证，为量子模拟和结构光实验奠定基础。
2025-04-21 quant-ph
Transport dynamics of single ions in segmented microstructured Paul trap arrays
最近有人提出，在小型化电极阵列中使用小的捕获离子群作为量子位载体，所述电极阵列包括大量单独的捕获区域，离子可以在所述捕获区域之间移动。这种方法对于具有大量量子比特的量子信息处理来说可能是可扩展的。量子信息的处理是通过在量子逻辑操作之间将离子传输到分离的存储器和量子位操纵区以及从分离的存储器和量子位操纵区传输离子来实现的。该方案中离子基团的传输发挥着重要作用，需要精确的实验控制和快速传输。在本文中，我们介绍了一个理论框架来研究离子输运的外部电位，可能会产生典型的小型化保罗陷阱电极阵列。特别是，我们讨论了经典和量子描述的运输和研究的能量转移到近绝热运输过程中的振荡运动之间的关系。基于我们的研究结果，我们建议一个数值方法来找到电极电位作为时间的函数，以优化局部电位的离子在运输过程中的经验。我们证明了这种方法的一个特定的电极几何形状，应该密切代表现实的陷阱阵列中遇到的情况。
2006-06-28 quant-ph
Experimental realization of fast ion separation in segmented Paul traps
我们的实验证明快速分离的两个离子晶体中的微结构分段保罗陷阱。通过使用光谱校准例程的静电阱电位，我们实现了所需的精确控制的离子轨迹附近的\textit{critical point}，由外部电位的谐波约束消失。分离过程可以由三个参数控制：静态电位倾斜、临界点处的电压偏移和过程的总持续时间。我们展示了如何通过测量离子距离、陷阱频率和最终的运动激发来优化控制参数。在$80 μ$ s的分离持续时间，我们实现了最小的平均激发$\bar{n} = 4.16(0.16)$振动量子每离子，这是一致的绝热极限给出我们的特定的陷阱。我们表明，快速分离时间，振荡运动被激发，而一个主要的热状态得到很长一段时间。所提出的技术不依赖于特定的圈闭几何参数，因此可用于不同的分段圈闭。
2014-05-20 physics.atom-ph quant-ph
Two-phase driving of a linear radio-frequency ion trap
University of Bonn（波恩大学）
本文提出了一种双相驱动技术，用于线性射频Paul阱，通过生成相位相差180度的高压射频信号，实现对离子的高效捕获与冷却。
2026-02-07 quant-ph
Levitation of a YIG sphere using a magnetic Paul trap - towards strongly coupled quantum magno-mechanics
Okinawa Institute of Science and Technology（冲绳科学技术大学院大学）
本研究利用磁性保罗阱稳定悬浮YIG球，分析其稳定性并观测到模式耦合，室温下获Q因子~25、本征频率15.8Hz和17.2Hz，估算得耦合系数超1，有望应用于量子信息领域。
2026-08-14 quant-ph
Characterisation of a levitated sub-mg ferromagnetic cube in a planar alternating-current magnetic Paul trap
本文表征了室温下交流磁Paul阱中的亚毫克铁磁立方体，验证了Mathieu方程行为并实现高达2500的章动品质因数，为量子传感及与超导电路耦合提供了新途径。
2024-08-13 quant-ph
Creation of two-dimensional coulomb crystals of ions in oblate Paul traps for quantum simulations
我们发展的理论来描述的平衡离子的位置和声子模式的被困离子量子模拟器在一个扁圆的保罗陷阱，创建二维库仑晶体在三角形晶格。通过将离子的内部状态耦合到沿对称轴传播的激光束上，我们研究了通过轴向声子介导的有效伊辛自旋-自旋相互作用，该相互作用对离子微动不太敏感。我们发现，轴向模式频率允许编程的伊辛相互作用与逆幂律自旋-自旋耦合，可以从均匀的直流电压调谐到$r^{-3}$。这样的陷阱可以允许有趣的新的几何配置的量子模拟对中等大小的系统，包括挫折的磁性三角晶格或Aharonov-Bohm效应的离子隧道。该陷阱还结合了周期性的边界条件周围的循环，可以用来检查时间晶体。
2014-06-20 physics.atom-ph quant-ph
Noise Analysis for High-Fidelity Quantum Entangling Gates in an Anharmonic Linear Paul Trap
在多量子比特系统中实现高保真度的量子门，其典型目标设定为99.9%，是实现容错量子计算的关键要求。为了达到这种保真度，需要仔细分析实验系统中的噪声和缺陷，并优化门操作以减轻其影响。在这里，我们考虑的容错量子计算的领先的实验系统之一，离子在非谐线性保罗陷阱，并优化纠缠量子门使用分段激光脉冲的援助下的所有集体横声子模式的离子晶体。我们提出了详细的分析各种内在的实验噪声的影响，以及不完善的实验控制的错误。通过显式计算，我们找到了实现多离子晶体中纠缠量子门99.9%的目标高保真度对这些相关噪声水平和控制精度的要求。
2018-05-31 quant-ph
Precise positioning of an ion in an integrated Paul trap-cavity system using radiofrequency signals
本文提出一种集成光纤腔的微型Paul阱设计，利用额外电极上的射频电压在三维方向精确控制赝势最小值，实现离子相对腔模的高精度定位，无需三维平移台，兼具高集成度与机械刚性。
2017-12-11 quant-ph
Ground state cooling, quantum state engineering and study of decoherence of ions in Paul traps
研究了$^{40}Ca^+$单离子在Paul阱中的量子信息处理。S $_{1/2}$电子基态和亚稳态D $_{5/2}$态的叠加被用于实现量子比特。S $_{1/2} \leftrightarrow$ D $_{5/2}$跃迁上的激光用于操纵离子的量子态。我们将边带冷却应用于离子，并以高达99.9%的概率达到振动的基态。从这个Fock态$|n=0>$出发，我们演示了相干量子态操纵。观察到大量的拉比振荡和ms相干时间。运动加热测量为低至一个振动量子在190毫秒。我们还报告了两个离子的基态冷却。
2000-03-21 quant-ph
Electrical Noise Produced by Micron-Sized Particles above a Surface Paul Trap
University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；Challenge Institute for Quantum Computation, University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校量子计算挑战研究所）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）
测量发现表面离子阱中电场噪声水平在600微米区域内变化达三个数量级，高噪声区域附近存在微米级颗粒，将其建模为具有有效损耗角正切0.33的有损电介质可解释噪声幅度、空间和频率依赖性。
2026-07-20 physics.atom-ph quant-ph
Radial two-dimensional ion crystals in a linear Paul trap
我们实验研究了线性保罗陷阱“径向2D”相的二维（2D）库仑晶体。该相由完全与径向平面对齐的2D离子晶格识别，并且通过施加大的轴向与径向捕获势的比率来创建。使用阵列的多达19个$^{171}$ Yb $^+$离子，我们证明，结构相边界和振动模式的频率，这样的晶体是很好地描述的赝势近似，尽管随时间变化的离子位置驱动的内在微动。我们进一步观察到，微动感应加热的径向二维晶体被限制在径向平面。最后，我们验证了横向运动模式，这是用于大多数离子阱量子模拟计划，保持去耦和冷在这种几何形状。我们的研究结果建立径向二维离子晶体作为一个强大的实验平台，实现各种理论建议的量子模拟和计算。
2021-07-09 physics.atom-ph quant-ph
Dynamics and control of fast ion crystal splitting in segmented Paul traps
本文从理论上研究了分段Paul阱中双离子晶体的分裂过程，即从两个离子被限制在同一阱中到两个离子被限制在不同阱中的结构转变。通过将合适的电压斜坡施加到陷阱段来精确控制该过程是重要的，因为谐波限制在该过程期间瞬时消失。这使得离子对背景电场噪声和阱轴方向上的静态偏移场非常敏感。我们分析了大能量转移发生的原因，即脉冲加速、剩余背景场的存在和增强的反常加热。对于脉冲加速，我们确定了非绝热和绝热制度，其特征在于不同的标度行为的能量转移相对于时间。我们提出了一个合适的控制方案的基础上，实验参数。仿真结果验证了分离结果的高灵敏度和我们的控制方案的性能。最后，我们分析了陷阱几何参数对晶体分裂过程的影响。
2014-03-01 physics.atom-ph quant-ph
