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Trapping, shaping, and isolating of an ion Coulomb crystal via state-selective optical potentials
Physical Review A ( IF 2.6 ) Pub Date : 2021-01-21 , DOI: 10.1103/physreva.103.013112 Pascal Weckesser , Fabian Thielemann , Daniel Hoenig , Alexander Lambrecht , Leon Karpa , Tobias Schaetz
Physical Review A ( IF 2.6 ) Pub Date : 2021-01-21 , DOI: 10.1103/physreva.103.013112 Pascal Weckesser , Fabian Thielemann , Daniel Hoenig , Alexander Lambrecht , Leon Karpa , Tobias Schaetz
For conventional ion traps, the trapping potential is close to independent of the electronic state, providing confinement for ions dependent primarily on their charge-to-mass ratio . In contrast, storing ions within an optical dipole trap results in state-dependent confinement. Here we experimentally study optical dipole potentials for ions stored within two distinctive traps operating at 532 and 1064 nm. We prepare the ions in either the electronic ground () or one of the metastable excited states ( or ) and probe the relative strength and polarity of the potential. On the one hand, we apply our findings to selectively remove ions from a Coulomb crystal, despite all ions sharing the same . On the other hand, we deterministically purify the trapping volume from parasitic ions in higher-energy orbits, resulting in reliable isolation of Coulomb crystals down to a single ion within a radio-frequency trap.
中文翻译:
通过状态选择光势捕获,整形和隔离离子库仑晶体
对于常规离子阱,阱势几乎与电子态无关,从而主要根据离子的荷质比对离子进行限制 。相反,将离子存储在光学偶极阱中会导致状态限制。在这里,我们通过实验研究光偶极子电势离子存储在工作于532和1064 nm的两个不同的陷阱中。我们在电子地面上准备离子()或亚稳态激发态之一( 要么 )并探查电位的相对强度和极性。一方面,我们运用我们的发现从库仑晶体中选择性去除离子,尽管所有离子都共享相同的离子。。另一方面,我们确定性地从高能轨道中的寄生离子中纯化了捕集体积,从而将库仑晶体可靠地隔离到了射频陷阱中的单个离子。
更新日期:2021-01-21
中文翻译:
通过状态选择光势捕获,整形和隔离离子库仑晶体
对于常规离子阱,阱势几乎与电子态无关,从而主要根据离子的荷质比对离子进行限制 。相反,将离子存储在光学偶极阱中会导致状态限制。在这里,我们通过实验研究光偶极子电势离子存储在工作于532和1064 nm的两个不同的陷阱中。我们在电子地面上准备离子()或亚稳态激发态之一( 要么 )并探查电位的相对强度和极性。一方面,我们运用我们的发现从库仑晶体中选择性去除离子,尽管所有离子都共享相同的离子。。另一方面,我们确定性地从高能轨道中的寄生离子中纯化了捕集体积,从而将库仑晶体可靠地隔离到了射频陷阱中的单个离子。