Osnabrück 2002 – wissenschaftliches Programm

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Q: Quantenoptik

Q 511: Fallen und Kühlung II

Q 511.1: Vortrag

Freitag, 8. März 2002, 14:00–14:15, HS 22/B01

Gleichzeitige Seitenbandkühlung aller Schwingungsmoden einer Ionenkette — •Dirk Reiß¹, Giovanna Morigi² und Christof Wunderlich¹ — ¹Institut für Laser-Physik, Universität Hamburg — ²Max-Planck-Institut für Quantenoptik, Garching

Sollen N elektrodynamisch gespeicherte Ionen für quantenlogische Operationen genutzt werden, so ist die effiziente Kühlung aller Schwingungsmoden notwendig, da die Rabi-Frequenz für interne Qubit-Übergänge vom Bewegungszustand aller Moden abhängt. Anlegen eines inhomogenen Magnetfeldes an die Falle bewirkt die individuelle Verschiebung der internen Qubit-Resonanzen. Durch geeignete Wahl dieses Magnetfeldgradienten können die jeweiligen sogenannten roten Seitenbänder der n-ten Schwingungsmode des n-ten Ions (n=1 ...N) in Übereinstimmung miteinander gebracht werden, so dass durch Einstrahlen einer einzigen Frequenz (in Kombination mit einem geeigneten Rückpump-Prozess) alle Moden gleichzeitig gekühlt werden. Wir untersuchen beispielhaft eine Kette von N=10 ¹⁷¹Yb⁺-Ionen in einer linearen Falle, wo die jeweiligen roten Seitenbänder in ein Frequenzintervall von Δν≈ 5kHz durch Anlegen eines Gradienten um 0.5T/m gebracht werden. Wir berechnen Kühlrate und erreichbare Temperatur der einzelnen Eigenmoden. Dieses Kühlschema kann in konventionellen Ionenfallen eingesetzt werden (Laserkühlung), wie auch in Fallen , die für die Spinresonanz mit Mikrowellenstrahlung modifiziert werden [1].

[1] F. Mintert und Chr. Wunderlich, Phys. Rev. Lett 87, 257904 (2001). Ch. Wunderlich in “Laser Physics at the Limit", Springer Verlag, Heidelberg-Berlin-New York, 2001, S.261-271.