We demonstrate an ion shuttling technique for high-resolution control of atom-ion collision energy by translating an ion held within a radio-frequency trap through a magneto-optical atom trap. The technique is demonstrated both experimentally and through numerical simulations, with the experimental results indicating control of ion kinetic energies from $0.05-1$ K with a fractional resolution of $\sim10$ and the simulations demonstrating that kinetic energy control up to $120$ K with a maximum predicted resolution of $\sim100$ is possible, offering order-of-magnitude improvements over most alternative techniques. Lastly, we perform a proof-of-principle chemistry experiment using this technique and outline how the method may be refined in the future and applied to the study of molecular ion chemistry.
Single-ion addressing via trap potential modulation in global optical fields
迄今为止,离子量子位的单独寻址主要依赖于经由电磁场空间梯度或经由离子传输操作产生的离子之间的局部拉比或跃迁频率差。或者,可以通过利用全局驱动场中的局部相位差来合成任意局部单量子比特门。在这里,我们报告了使用全局门激光场中的轴向势调制在双离子晶体中对$^{40}$ Ca $^+$离子的单独寻址。我们通过一个量子位随机基准测试,对每个共同捕获的离子应用不同的随机序列来表征所得到的门性能。我们确定了主要的误差来源,并将结果与单离子实验进行比较,以更好地了解我们的实验局限性。这些实验形成了一个基础的通用控制的两个离子,限制在同一个势阱,与一个单一的门激光束。
Comment on "Measurement of a large Chemical Reaction Rate between Ultracold Closed-Shell ^{40}Ca Atoms and Open-Shell ^{174}Yb^{+} Ions Held in a Hybrid Atom-Ion Trap"
我们估算了$^{40}$ Ca - $^{174}$ Yb $^{+}$分子离子的辐射猝灭率,发现它低估了最近实验中报道的数值约5个数量级。我们对这一巨大差异的可能解释发表评论。
A hybrid ion-atom trap with integrated high resolution mass spectrometer
在这篇文章中,我们描述了我们的设计,建设和实施的离子原子混合系统,结合高分辨率飞行时间质谱仪(TOFMS)。磁光阱(MOT)中的钾原子($^{39}$ K)和线性Paul阱中的激光冷却的钙离子($^{40}$ Ca $^+$)在空间上重叠,并且组合阱与TOFMS集成用于径向提取和检测反应产物。我们还提出了一些实验结果显示之间的相互作用$^{39}$ K $^+$和$^{39}$ K,$^{40}$ Ca $^+$和$^{39}$ K $^+$以及$^{40}$ Ca $^+$和$^{39}$ K对。最后,我们讨论了在离子-原子混合体系中冷却CaH $^+$分子离子的前景。