空间扩展离子晶体的运动加热

我们研究线性射频(rf)Paul阱中单个离子及扩展离子晶体运动模式的加热，精度为$\Delta \dot{\bar{n}} \approx 0.2$声子 s$^{-1}$。单离子的轴向与径向加热率一致，且电场噪声在四年间保持稳定。在久期频率$\omega_\mathrm{sec}=2\pi\times620$ kHz处，我们测得最多十一个离子线性链质心(com)模式每离子$\dot{\bar{n}} = 0.56(6)$声子 s$^{-1}$，并观察到反相(oop)模式无显著加热。通过将离子移离节线、诱发额外微运动，rf噪声按径向位移$r$的二次方加热com模式，每离子$\dot{\bar{n}}(r)/ r^2 = 0.89(4)$声子 s$^{-1}$ $\mu$m$^{-2}$，而oop模式在线性链中免受rf噪声诱导加热。通过将谐振rf电路品质因数从$Q=542$变为$Q=204$，我们观察到rf噪声增至最多3倍。我们表明扩展晶体运动模式的rf噪声诱导加热也取决于晶体及模式本身的对称性。作为例子，我们考虑了若干2D与3D晶体构型。单个模式观察到高达500声子 s$^{-1}$的加热率，导致总动能增加，从而系统总体产生高达$-0.3\times 10^{-18}$ s$^{-1}$的分数时间膨胀偏移。此外，我们详述了由于Debye-Waller效应，单个离子的激发概率如何降低以及退相干如何增强。