Desarrollo de una trampa de hoja de sílice fundida 3D monolítica para simulación cuántica con especies iónicas pesadas

Las trampas iónicas de sílice fundida 3D monolíticas son una plataforma prometedora para aplicaciones de tecnología cuántica de iones atrapados que se benefician de las ventajas de las trampas de cuchilla ensambladas manualmente y las trampas de Paul 2D microfabricadas. En una colaboración entre la Universidad Rice, la Universidad Duke y Translume Inc., presentamos el desarrollo multigeneracional de nuestra trampa iónica de sílice fundida 3D monolítica. Mejorando sobre nuestras generaciones anteriores, en nuestra tercera generación de trampa monolítica, demostramos un alto confinamiento radial (∼ 3 MHz a VRF > 450 Vpk) con buena homogeneidad axial, un alto acceso óptico multidireccional, bajas tasas de calentamiento de iones (∼ 1 cuanto/s a 3 MHz) y largos tiempos de coherencia motional (∼ 90 ms), lo que permite operaciones cuánticas de alta fidelidad para iones atrapados de alta masa (por ejemplo, Yb+). Discutimos nuestro flujo de trabajo iterativo que implica la caracterización macroscópica de la trampa, pasando por el diseño de la trampa, la fabricación y la gestión térmica, antes de pasar a cualquier caracterización microscópica utilizando iones atrapados para operaciones cuánticas.

Ofreceremos una mirada profunda a:

• Para asegurar la suficiente disipación de calor de las trampas monolíticas de iones de sílice fundidos operadas en vacío, empleamos imágenes térmicas para caracterizar la distribución de calor y validar el diseño del conjunto de la trampa bajo cargas RF de alta potencia.

• Los conjuntos trampa suelen tener un amplio rango de emisividad de los materiales (oro a la cerámica), lo que hace que la calibrcon una referencia de temperatura crucial, pero difícil.

• Sondas de temperatura en el vacío a materiales con alta emisividad conocida, en línea de visión con la cámara térmica, ayudan a calibrar periódicamente y con mayor precisión los datos de imagen térmica de la región de interés (ROI).

• La estimación de la temperatura es menos precisa cuando las características del ROI están en el orden de la resolución de píxeles de la configuración de la imagen térmica.