Hamburg 2009 – scientific programme

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A: Fachverband Atomphysik

A 10: Ultracold atoms II: Single atoms (with Q)

A 10.6: Talk

Tuesday, March 3, 2009, 15:30–15:45, Audi-B

Deterministische ultrakalte Ionenquelle nahe dem Heisenberg Limit — •Wolfgang Schnitzler, R. Fickler, N. M. Linke, F. Schmidt-Kaler und K. Singer — Universität Ulm, Institut für Quanteninformationsverarbeitung, Albert-Einstein-Allee 11, D-89069 Ulm

Wir haben mittels einer Ionenfalle eine universelle deterministische Einzelionenquelle realisiert [1,2]. In einer segmentierten Falle werden kalte ⁴⁰Ca⁺ Ionenkristalle gefangen, anschließend deterministisch aus der Falle extrahiert und mit einer Erfolgsquote von 90% in einem Abstand von 29cm detektiert. Die absolute Geschwindigkeitsfluktuation liegt unter 6.3m/s bei einer mittleren Geschwindigkeit von 19.47km/s und einer Strahldivergenz von 600µrad. Wir zeigen anhand von numerischen Simulationen, dass unsere Quelle in Kombination mit einer elektrostatischen Einzellinse in der Lage sein wird, einzelne Ionen mit nm Auflösung in Festkörper zu implantieren. Diese können dann zur Implantation von P in Si oder zur Erzeugung von NV-Farbzentren in Diamant genutzt werden, welche optisch manipuliert werden können. Solche Systeme stellen Kandidaten zur Realisierung eines skalierbaren Festkörper-Quantencomputers dar [3,4]. Die elektrischen Eigenschaften von Halbleiterbauelementen können durch die deterministische Implantation einzelner Ionen ebenfalls verbessert werden [5].

[1] J. Meijer et al., Appl. Phys. A 83, 321 (2006)

[2] J. Meijer et al., Appl. Phys. A 91, 567 (2008)

[3] B. Kane, Nature 393, 133 (1998)

[4] F. Jelezko et al., Phys. Rev. Lett. 93, 130501 (2004)

[5] T. Shinada et al., Nature 437, 1128 (2005)