彭宁阱中离子的个体寻址与读出

我们在紧凑型永磁彭宁阱中实现了对刚性旋转平面晶体中离子的个体寻址与读出。$^{40}$Ca$^+$ 晶体通过旋转三角势被无缺陷地囚禁并稳定。在旋转坐标系中检测被囚禁离子的荧光以实现并行读出。量子比特编码在亚稳态 D$_{5/2}$ 流形中，从而允许使用高功率近红外激光系统进行量子比特操作。利用聚焦的交流斯塔克频移激光束实现寻址 $\sigma_z$ 操作。我们演示了对晶体中心附近及大半径处离子的寻址。模拟表明，在接近多普勒极限的平面内模式下，当前寻址操作保真度受限于离子的热范围，约为 $\sim 97\%$，但通过亚多普勒冷却可将不保真度改善至 $<10^{-3}$。本文所演示的技术完善了该平台用于量子模拟的操作集合。