离子库仑晶体的光捕获

囚禁离子的电子与运动自由度可在单个量子水平上被控制并相干耦合。在保持这种独特控制水平的同时逐个离子地组装复杂量子系统仍是一项挑战。对于许多应用而言，常规陷阱中的线性离子链非常适合解决此问题。然而，由磁场或射频电场陷阱场引起的受迫运动有时会限制一维系统中的性能，并严重影响向高维系统的扩展。在此，我们报道了在单束光学偶极陷阱中无射频或附加磁场下对多个钡离子的捕获。我们研究了光学陷阱内多达六个离子集合中秩序的持续性，测量了它们的温度，并得出结论：这些离子形成了一条线性链，通常称为一维库仑晶体。作为概念验证演示，我们获取了集体运动并进行了光学陷阱中简正模式的谱测量。我们的系统提供了一个无受迫运动的平台，并将光学捕获的优势（如态依赖囚禁和纳米尺度势）与囚禁离子晶体的理想特性（如具有集体运动的长程相互作用）相结合。从少量离子开始，已有提议认为这些特性将允许对多体物理以及一维与二维晶体之间结构量子相变的起始进行实验研究。