离子阱中电子场噪声加热的微观模型

微加工离子阱中离子的运动加热是阻碍大规模量子处理装置实验实现的挑战。最近，一系列针对表面电极离子阱加热速率的测量表征了其频率、距离和温度依赖性，但我们对这种噪声微观起源的理解仍然模糊。在这项工作中，我们建立了一个与阱电极表面随机分布的吸附原子相关的电场噪声理论模型。通过使用第一性原理计算吸附原子的涨落偶极矩，我们评估了由此产生的电场涨落谱的距离、频率和温度依赖性。我们的理论通过纳入所有相关的振动状态，计算了超出标准二能级涨落器情景的噪声谱。结果表明，$1/f$噪声大致在基本声子跃迁率的频率处开始出现，并确立了离子与电极表面距离的$d^{-4}$依赖关系。