Characterization and active cancellation of power-line-induced motional-mode frequency noise in a trapped-ion system

motional-mode frequency 的稳定性对实现 trapped-ion 量子计算中的高保真度量子门至关重要。虽然广布的高斯噪声已被广泛研究并使用脉冲成形技术进行抑制，但 coherent 周期性噪声的影响仍基本未被探讨。本文报告了对 60-Hz 电源线噪声及其对单个 ${}^{171}\mathrm{Yb}^{+}$ 离子 secular 频率影响的系统性调查。通过使用 spin-echo Ramsey 光谱，我们对 resulting secular-frequency modulation 的�幅和相位进行了表征，并通过被动相位校正 Ramsey 序列验证了这种表征。基于此，我们实施了主动抑制，通过将补偿音调注入稳定陷阱 RF 驱动幅度的 PI 控制器的 set-point 中。一种相位拟合程序优化补偿信号的�幅和相位，实现了对 60-Hz 分量的近完全抑制。启用主动抑制后，径向 motional 模式的相干时间从约 10 ms 延长至 35 ms，符合由 motional heating 所设定的限制。我们的结果为 periodic motional-mode 噪声的明确表征以及 trapped-ion 量子计算平台上的其抑制提供了实用的框架。