囚禁离子波包大小的光学超分辨传感

我们展示了单个囚禁离子波包大小的超分辨光学传感。我们的方法将众所周知的基态耗尽（GSD）技术扩展到相干区域。在这里，我们使用空心光束在其中心亚衍射极限区域附近强烈饱和一个相干驱动的偶极禁戒跃迁，并观察态依赖的荧光。通过将此激光束空间扫描过单个囚禁的$^{40}\mathrm{Ca}^+$离子，我们能够测量冷却离子的波包大小。使用$4.2(1)\,\mu$m的耗尽束腰，我们达到了足以确定近基态冷却离子波包大小为$39(9)\,$nm的空间分辨率。该值与从分辨边带光谱测量独立推导出的$32(2)\,$nm值相匹配。最后，我们讨论了适用于直接量子波包成像的改进GSD成像技术的最终分辨率极限。