基于集成光子学的囚禁离子偏振梯度冷却系统
原子物理
2026-01-27 v1 光学
量子物理
摘要
囚禁离子是量子系统的一种有前景的模态，已被证明可作为量子处理器和光钟的基础。然而，传统囚禁离子系统使用复杂的自由空间光学配置，其庞大的体积以及对振动和漂移的敏感性限制了向大量量子比特的扩展。近年来，集成光子学系统已被证明是解决囚禁离子系统扩展性挑战同时保持高保真度的途径。虽然这些先前的演示已实现了囚禁离子的多普勒冷却和边带冷却，但这些冷却技术在效率上存在根本限制。相比之下，偏振梯度冷却可以实现更快且更节能的冷却，从而在囚禁离子系统中获得更高的计算效率。虽然偏振梯度冷却的自由空间实现已证明其优于其他冷却机制，但偏振梯度冷却此前从未通过集成光子学实现。在本文中，我们设计并实验验证了关键偏振多样化集成光子学器件，并利用它们实现了多种基于集成光子学的偏振梯度冷却系统，最终实现了首次通过集成光子学系统对囚禁离子进行偏振梯度冷却的实验验证。通过展示利用集成光子学系统实现偏振梯度冷却，以及更广泛地开启囚禁离子偏振多样化集成光子学器件与系统的领域，本工作为集成光子学囚禁离子平台开辟了新能力。
引用
@article{arxiv.2411.06025,
title = {Integrated-Photonics-Based Systems for Polarization-Gradient Cooling of Trapped Ions},
author = {Sabrina M. Corsetti and Ashton Hattori and Ethan R. Clements and Felix W. Knollmann and Milica Notaros and Reuel Swint and Tal Sneh and Patrick T. Callahan and Gavin N. West and Dave Kharas and Thomas Mahony and Colin D. Bruzewicz and Cheryl Sorace-Agaskar and Robert McConnell and Isaac L. Chuang and John Chiaverini and Jelena Notaros},
journal= {arXiv preprint arXiv:2411.06025},
year = {2026}
}