利用态选择性光势阱囚禁、整形与隔离离子库仑晶体

对于传统的离子阱，囚禁势几乎与电子态无关，主要依据离子的质荷比 $Q/m$ 提供约束。相比之下，将离子存储在光偶极阱中会导致与态相关的约束。本文通过实验研究了存储在 532 nm 和 1064 nm 两种不同波长光偶极阱中的 $^{138}\mathrm{Ba}^+$ 离子的光偶极势。我们将离子制备在 $6\mathrm{S}_{\mathrm{1/2}}$ 电子基态或 $5\mathrm{D}_{\mathrm{3/2}}$/$5\mathrm{D}_{\mathrm{5/2}}$ 亚稳态激发态，并探测势的相对强度与极性。一方面，我们应用上述发现从库仑晶体中选择性移除离子，尽管所有离子具有相同的 $Q/m$。另一方面，我们确定性地将囚禁体积中处于高能轨道的寄生离子清除，从而在射频阱中实现库仑晶体可靠隔离至单个离子。