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
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
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
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
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
Dynamical Localization in the Paul Trap
我们表明，量子局域化发生在质量中心运动的离子存储在一个保罗陷阱，并与一个常设的激光场相互作用。目前的实验技术水平使得观察这种现象是可行的。
1996-12-18 quant-ph
Suppression of Kelvon-induced decay of quantized vortices in oblate Bose-Einstein Condensates
研究了有限温度下三维囚禁玻色-爱因斯坦凝聚体中涡旋线上的Kelvin模激发。我们的随机Gross-Pitaevskii模拟表明，这些模式的激活可以通过收紧沿涡线方向的限制来抑制，从而在系统进入二维涡旋动力学的状态时导致涡旋衰减率的强烈抑制。当系统接近凝结转变温度时，我们发现涡旋衰减速率对维数和温度非常敏感，观察到准二维陷阱的大幅增强。Neely等人最近的涡旋偶极衰减实验的三维模拟[Phys. Rev. Lett. 104，160401（2010）]证实了二维涡旋动力学，并预测了与实验观察一致的偶极寿命和对高度扁扁形冷凝物中Kelvon诱导的涡旋衰减的抑制。
2011-05-05 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Fast quantum gate via Feshbach-Pauli blocking in a nanoplasmonic trap
我们提出了一个简单的想法，即在双阱阱中通过外光脉冲实现两个相同费米子的量子门，而无需对原子进行单独寻址。该方案的关键组成部分是费什巴赫共振和泡利阻塞，从动力学解耦不需要的状态。作为一个物理的例子，我们研究原子中存在的磁性费什巴赫共振的纳米等离子体阱，并讨论了现实的参数的操作时间的约束，达到以上的保真度$99.9\%$在$42μ$ s。
2014-06-26 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Aharonov-Bohm effect in the tunnelling of a quantum rotor in a linear Paul trap
量子隧穿是一种常见的基本量子力学现象，起源于量子粒子的类波特性。虽然量子隧道效应在85年前就被首次观测到，但关于量子隧道效应的动力学的一些问题仍然没有得到解决。在这里，我们实现了一个量子隧穿系统使用二维离子结构中的线性保罗陷阱。我们表明，在这个量子隧穿系统中的带电粒子耦合到一个磁场的矢势在整个过程中，即使在量子隧穿，在这个系统中的Aharonov-Bohm效应的表现所示。结构的隧穿速率周期性地取决于磁场的强度，其周期与通过转子的磁通量量子$ϕ_0$ [（$0.99 \pm 0.07)\times ϕ_0$ ]相同。
2014-05-20 physics.atom-ph quant-ph
Symmetries and solutions of the three-dimensional Paul trap
利用三维Paul阱的对称性，我们导出了该系统的含时薛定谔方程在直角坐标系和柱坐标系下的解。我们的对称性计算提供的见解，并不总是明显的从传统的观点。
2000-12-18 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
Highly-polarizable ion in a Paul trap
通常，二次斯塔克效应对离子俘获势的影响很小，只需要在原子钟实验中考虑。在这项工作中，我们激发一个被困离子的里德堡态的极化率$\sim$ ~ 8个数量级高于一个低的电子状态，我们发现，高度极化的离子经历了一个大大不同的捕获电位由于斯塔克效应。我们观察到的陷阱刚度，平衡位置和最小电位的变化，这可以调整使用的陷阱电场。这些影响在于心脏的建议，以塑造运动模式光谱，模拟量子磁性和相干驱动结构相变，此外，我们建议使用这些效果来模拟宇宙粒子的创建，研究量子波动的工作和最大限度地减少离子微动。缓解斯塔克效应是重要的相干控制的里德伯离子，我们说明了这一点，通过进行第一拉比振荡之间的一个低洼的电子状态和里德伯态的离子。
2019-04-17 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
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
Cryogenic resonator design for trapped ion experiments in Paul traps
在Paul阱中捕获离子需要高的射频电压，这是使用谐振器产生的。当在低温环境中操作陷阱时，显示低损耗的真空谐振器对于限制低温恒温器的热负载至关重要。在这项研究中，我们提出了一个紧凑的，屏蔽的低温谐振器的设计和生产指南。我们生产并表征了三种不同类型的谐振器，并进一步证明了这些谐振器在低温下的有效阻抗匹配。
2016-01-25 physics.ins-det quant-ph
Vertical ion transport in a surface Paul trap: escalator and elevator approaches
P.N. Lebedev Physical Institute, Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院列别杰夫物理研究所）；Russian Quantum Center（俄罗斯量子中心）
该研究提出两种方法实现垂直离子运输，通过优化几何结构和动态重新定位RF零点，提高离子捕获高度，用于量子处理器的高量子体积应用。
2026-03-06 physics.atom-ph quant-ph
Demonstration of a mobile ion-trap quantum device
Universität Innsbruck（因斯布鲁克大学）；Naturwissenschaftlich-Technische Fakultät, Universität Siegen（锡根大学自然科学技术学院）；Alpine Quantum Technologies（阿尔卑斯量子技术）
本研究首次在直线型保罗阱中成功传输数千个离子，为可移动囚禁离子量子器件奠定基础，有望实现保罗阱中奇异离子的跨设施传输。
2026-10-15 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
Realization of two-dimensional crystal of ions in a monolithic Paul trap
我们提出了一个简单的保罗陷阱，稳定地容纳了几十个\ensuremath{^{171}\mathrm{Yb}^+~}离子在一个固定的二维晶格的夫妇。该阱构建在镀金激光加工的氧化铝单板上，能产生类似煎饼的赝势，使离子形成位于轴向和其中一个横向轴组成的平面上的自组装二维晶体，间距约为5 $μ$ m。我们使用拉曼激光束来相干操纵这些离子量子比特，其中净传播方向垂直于晶体和微动的平面。我们用全局寻址的喇曼激光束对二维晶体中的十几个离子进行相干操作，并研究了振动模的光谱。我们通过比较三个离子的载流子和微动边带跃迁的强度来测量微动幅度，其中微动幅度与单个离子的微动幅度相似。离子间距足够小，耦合强度足够大，这是二维量子模拟的有利条件。
2019-12-10 physics.atom-ph 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
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
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
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
Intrinsic anharmonic effects on the phonon frequencies and effective spin-spin interactions in a quantum simulator made from trapped ions in a linear Paul trap
线性Paul阱中离子间的库仑排斥作用使势能在平衡位置附近展开时产生非谐项。我们研究这些非谐项的量子模拟器的准确性从被困离子的效果。具体地说，我们考虑线性链的$\text{Yb}^{171+}$离子稳定接近之字形过渡。我们发现，对于典型的实验温度，频率的变化不超过一个因素的$0.01\%$由于非谐耦合。此外，在有效的自旋-自旋相互作用（由自旋相关的光偶极力驱动）的偏移也往往是小的失谐到蓝色的横向质心频率。然而，失谐的自旋相互作用附近的其他频率可以导致不可忽略的非谐贡献的有效自旋-自旋相互作用。我们还研究了一个奇怪的行为所表现出的谐波自旋-自旋相互作用的范围内的中间失谐，其中最近的邻居自旋与离子链上的一个较大的空间分离的相互作用比最近的邻居与一个较小的空间分离更强烈。
2014-06-20 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Impact of micromotion and field-axis misalignment on the excitation of Rydberg states of ions in a Paul trap
本文研究Paul阱中微运动与场轴失准对离子里德伯态激发谱的影响，通过Floquet理论和微扰方法建立最小模型，分析可寻址且能量隔离的里德伯线存在的参数区域，为相干操控提供指导。
2025-05-23 physics.atom-ph quant-ph
Cold hybrid electrical-optical ion trap
本文提出将保罗阱与光镊结合的冷混合电-光离子阱，通过同步调制光偶极阱与射频电压抵消交变电场力，实现 nK 量级微运动温度与超过 300K 的阱深，为离子-原子冷碰撞和分子离子稳定囚禁提供新平台。
2025-06-03 physics.atom-ph quant-ph
Monolithic printed-circuit board RF-trap for electrons
University of California, Riverside（加州大学河滨分校）
研究提出将囚禁电子自旋编码的量子比特用于量子信息处理，介绍了用单个印刷电路板制成的电子保罗阱，无需组装且设计刚性，可降低制造公差，通过表征阱性能，观测到被俘电子寿命及长期频率等数据。
2026-07-22 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
A Paul Trap with Sectored Ring Electrodes for Experiments with Two-Dimensional Ion Crystals
我们已经开发了一个捕获的离子系统，用于生产二维（2D）离子晶体的应用在可扩展的量子计算，量子模拟，和2D晶体相变和缺陷的研究。该陷阱是保罗陷阱的修改，其环形电极被压平并分成八个相同的扇区，其两个端盖电极被成形为用于激光和成像光学通道的截头中空圆锥。所有十个阱电极可以独立地DC偏置以产生各种纵横比阱几何形状。我们陷阱和多普勒冷却2D晶体的30 Ba+离子和演示的可调谐性的捕获潜力在晶体的平面和横向方向。
2020-04-07 physics.ins-det 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
Scalable arrays of RF Paul traps in degenerate Si
我们报告的多区线性RF保罗陷阱，利用退化硅的可加工性和导电性的制造技术。该方法进行了测试，通过捕获和激光冷却24 Mg+离子在两个陷阱的几何形状：一个单区两层陷阱和一个多区表面电极陷阱。根据测得的离子运动加热速率，我们确定当离子位于阱表面上方40微米处时，在1.125 MHz的频率下，离子位置处的电场谱密度约为1 E-10（V/m）^2/Hz。这些设备的一个应用是原子离子量子比特的受控操纵，这是量子信息处理的一种形式的基础。
2009-08-26 physics.ins-det quant-ph
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
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
Transport of multispecies ion crystals through a junction in an RF Paul trap
本研究首次实现多物种离子晶体在带X结的二维表面电极射频保罗阱中的结输运，表征了不同离子及离子晶体在指定速度下的运动激发水平，为离子阱量子系统的多物种操控提供了实验基础。
2022-06-23 physics.atom-ph quant-ph
A single strontium Rydberg ion confined in a Paul trap
囚禁里德堡离子是一种很有前途的量子信息处理新体系。它们有潜力加入被囚禁离子的精确量子操作和里德伯原子之间的强长程相互作用。从技术上讲，离子阱需要在激发离子进入里德伯态时保持活跃，否则强烈的库仑排斥会迅速将离子推开。因此，深入了解里德堡离子的陷阱效应对未来的应用是必不可少的。在这里，我们报告两个基本的陷阱效应的观察。首先，我们研究了里德伯电子与四极俘获场的相互作用。这种效应导致了里德伯D态光谱中的Floquet边带，而里德伯S态由于其对称性而不受影响。第二，我们报告的修改后的捕获势在里德伯态相比，基态，这是由于里德伯离子的强极化率。我们观察到所产生的能量转移作为线加宽，这可以通过在与激发激光正交的方向上将离子冷却到运动基态来抑制。
2016-11-07 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Optical and electrical feedback cooling of a silica nanoparticle levitated in a Paul trap
在保罗陷阱中的带电介电纳米粒子的所有三种运动模式都通过直接反馈冷却到几mK的温度。我们测试了两种方法，一种是基于电力和其他光学部队;对于这两种方法，我们发现类似的冷却效率。冷却的特征在于两个反馈力作为反馈参数，背景压力，和粒子的位置的函数。
2021-03-26 physics.ins-det physics.optics 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
Electro-optical ion trap for experiments with atom-ion quantum hybrid systems
在原子、分子和光学（AMO）物理的发展中，原子-离子杂化系统的特征在于实验AMO工具箱中的一个新工具：原子-离子相互作用的存在。最先进的原子-离子实验中的主要限制之一是由保罗阱中离子动力学的微动分量表示，因为原子-离子碰撞中微动的存在导致防止原子-离子混合物经历相干演化的加热机制。在这里，我们报告的设计和模拟的一种新的离子捕获装置，特别是设想与超冷原子实验的集成。通过使用基于光场和静电场的组合的电光阱来实现离子约束，使得在离子的动力学中不存在微动分量。约束光场由在蝴蝶结腔的交叉处产生的深光晶格产生，而静电四极确保离子在正交于光晶格的平面中的约束。该装置还配备了一个保罗陷阱，用于冷却热原子束光电离产生的离子，两个离子陷阱的设计有利于将离子从保罗陷阱交换到电光陷阱。
2020-01-31 physics.atom-ph 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
