Name: experimental methods for trapping ions using microfabricated surface ion traps
Uploaded: 2017-08-17T14:00:00
Duration: 11 min 45 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Experimental Methods for Trapping Ions Using Microfabricated Surface Ion Traps at JoVE.com

Esta investigación fue parcialmente financiada por el Ministerio de ciencia, TIC, y planificación del futuro (MSIP), Corea del sur, bajo el centro de investigación tecnología de información (ITRC) apoyo programa (IITP-2017-2015-0-00385) y la R ICT &#38; programa D (10043464, desarrollo de repetidor la tecnología cuántica para la aplicación de sistemas de comunicación), supervisado por el Instituto para la información &#38; promoción de tecnología de comunicaciones (IITP).

<ol>
	<li>Wineland, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nobel+Lecture:+Superposition,+entanglement,+and+raising+Schr&#246;dinger's+cat.">Nobel Lecture: Superposition, entanglement, and raising Schr&#246;dinger's cat.</a> Rev Mod Phys. 85 (3), 1103 (2013).</li><li>Blatt, R., Wineland, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Entangled+states+of+trapped+atomic+ions.">Entangled states of trapped atomic ions.</a> Nature. 453 (7198), 1008-1015 (2008).</li><li>Leibfried, D., Blatt, R., Monroe, C., Wineland, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantum+dynamics+of+single+trapped+ions.">Quantum dynamics of single trapped ions.</a> Rev Mod Phys. 75 (1), 281 (2003).</li><li>Paul, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electromagnetic+traps+for+charged+and+neutral+particles.">Electromagnetic traps for charged and neutral particles.</a> Rev Mod Phys. 62 (3), 531 (1990).</li><li>Rosenband, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Frequency+ratio+of+Al++and+Hg++single-ion+optical+clocks;+metrology+at+the+17th+decimal+place.">Frequency ratio of Al+ and Hg+ single-ion optical clocks; metrology at the 17th decimal place.</a> Science. 319 (5871), 1808-1812 (2008).</li><li>Dawson, P. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Quadrupole mass spectrometry and its applications. , (2013).</li><li>Ladd, T. D., Jelezko, F., Laflamme, R., Nakamura, Y., Monroe, C., O'Brien, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantum+computers.">Quantum computers.</a> Nature. 464 (7285), 45-53 (2010).</li><li>Monz, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Realization+of+a+scalable+Shor+algorithm.">Realization of a scalable Shor algorithm.</a> Science. 351 (6277), 1068-1070 (2016).</li><li>Debnath, S., Linke, N. M., Figgatt, C., Landsman, K. A., Wright, K., Monroe, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Demonstration+of+a+small+programmable+quantum+computer+with+atomic+qubits.">Demonstration of a small programmable quantum computer with atomic qubits.</a> Nature. 536 (7614), 63-66 (2016).</li><li>Blatt, R., Roos, C. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantum+simulations+with+trapped+ions.">Quantum simulations with trapped ions.</a> Nature Phys. 8 (4), 277-284 (2012).</li><li>Kielpinski, D., Monroe, C., Wineland, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Architecture+for+a+large-scale+ion-trap+quantum+computer.">Architecture for a large-scale ion-trap quantum computer.</a> Nature. 417 (6890), 709-711 (2002).</li><li>Moehring, D. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Design,+fabrication+and+experimental+demonstration+of+junction+surface+ion+traps.">Design, fabrication and experimental demonstration of junction surface ion traps.</a> New J Phys. 13 (7), 075018 (2011).</li><li>Wright, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reliable+transport+through+a+microfabricated+X-junction+surface-electrode+ion+trap.">Reliable transport through a microfabricated X-junction surface-electrode ion trap.</a> New J Phys. 15 (3), 033004 (2013).</li><li>Amini, J. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Toward+scalable+ion+traps+for+quantum+information+processing.">Toward scalable ion traps for quantum information processing.</a> New J Phys. 12 (3), 033031 (2010).</li><li>Sterling, R. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fabrication+and+operation+of+a+two-dimensional+ion-trap+lattice+on+a+high-voltage+microchip.">Fabrication and operation of a two-dimensional ion-trap lattice on a high-voltage microchip.</a> Nat Commun. 5, (2014).</li><li>Kumph, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Operation+of+a+planar-electrode+ion-trap+array+with+adjustable+RF+electrodes.">Operation of a planar-electrode ion-trap array with adjustable RF electrodes.</a> New J Phys. 18 (2), 023047 (2016).</li><li>Mielenz, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Arrays+of+individually+controlled+ions+suitable+for+two-dimensional+quantum+simulations.">Arrays of individually controlled ions suitable for two-dimensional quantum simulations.</a> Nat Commun. 7, (2016).</li><li>Stick, D., Hensinger, W. K., Olmschenk, S., Madsen, M. J., Schwab, K., Monroe, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ion+trap+in+a+semiconductor+chip.">Ion trap in a semiconductor chip.</a> Nat Phys. 2 (1), 36-39 (2006).</li><li>Harty, T. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-fidelity+preparation,+gates,+memory,+and+readout+of+a+trapped-ion+quantum+bit.">High-fidelity preparation, gates, memory, and readout of a trapped-ion quantum bit.</a> Phys Rev Lett. 113 (22), 220501 (2014).</li><li>Cho, D., Hong, S., Lee, M., Kim, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+review+of+silicon+microfabricated+ion+traps+for+quantum+information+processing.">A review of silicon microfabricated ion traps for quantum information processing.</a> Micro Nano Sys Lett. 3 (1), 1-12 (2015).</li><li>Weidt, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Trapped-ion+quantum+logic+with+global+radiation+fields.">Trapped-ion quantum logic with global radiation fields.</a> Phys Rev Lett. 117 (22), 220501 (2016).</li><li>Monroe, C., Kim, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Scaling+the+ion+trap+quantum+processor.">Scaling the ion trap quantum processor.</a> Science. 339 (6124), 1164-1169 (2013).</li><li>Brown, K. R., Kim, J., Monroe, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Co-designing+a+scalable+quantum+computer+with+trapped+atomic+ions.">Co-designing a scalable quantum computer with trapped atomic ions.</a> npj Quantum Inf. 2, 16034 (2016).</li><li>Lekitsch, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Blueprint+for+a+microwave+trapped-ion+quantum+computer.">Blueprint for a microwave trapped-ion quantum computer.</a> Science Adv. 3 (2), e1601540 (2017).</li><li>Reichel, J., Vuletic, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Atom chips. , (2011).</li><li>Ghosh, P. K., ed, ,. 1. s. t. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Ion Traps. , (1995).</li><li>Wesenberg, J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrostatics+of+surface-electrode+ion+traps.">Electrostatics of surface-electrode ion traps.</a> Phys Rev A. 78 (6), 063410 (2008).</li><li>House, M. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Analytic+model+for+electrostatic+fields+in+surface-electrode+ion+traps.">Analytic model for electrostatic fields in surface-electrode ion traps.</a> Phys Rev A. 78 (3), 033402 (2008).</li><li>Hong, S., Lee, M., Cheon, H., Kim, T., Cho, D. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Guidelines+for+Designing+Surface+Ion+Traps+Using+the+Boundary+Element+Method.">Guidelines for Designing Surface Ion Traps Using the Boundary Element Method.</a> Sensors. 16 (5), 616 (2016).</li><li>Allcock, D. T. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Implementation+of+a+symmetric+surface-electrode+ion+trap+with+field+compensation+using+a+modulated+Raman+effect.">Implementation of a symmetric surface-electrode ion trap with field compensation using a modulated Raman effect.</a> New J Phys. 12 (5), 053026 (2010).</li><li>Chiaverini, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surface-electrode+architecture+for+ion-trap+quantum+information+processing.">Surface-electrode architecture for ion-trap quantum information processing.</a> Quantum Inf Comput. 5 (6), 419-439 (2005).</li><li>Allcock, D. T. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Heating+rate+and+electrode+charging+measurements+in+a+scalable,+microfabricated,+surface-electrode+ion+trap.">Heating rate and electrode charging measurements in a scalable, microfabricated, surface-electrode ion trap.</a> Appl Phys B. 107 (4), 913-919 (2012).</li><li>. Demonstration of a microfabricated surface electrode ion trap Available from: <a target="_blank" href="https://arxiv.org/abs/1008.0990">https://arxiv.org/abs/1008.0990</a> (2010)</li><li>Allcock, D. T. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reduction+of+heating+rate+in+a+microfabricated+ion+trap+by+pulsed-laser+cleaning.">Reduction of heating rate in a microfabricated ion trap by pulsed-laser cleaning.</a> New J Phys. 13 (12), 123023 (2011).</li><li>Mount, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Single+qubit+manipulation+in+a+microfabricated+surface+electrode+ion+trap.">Single qubit manipulation in a microfabricated surface electrode ion trap.</a> New J Phys. 15 (9), 093018 (2013).</li><li>Siverns, J. D., Simkins, L. R., Weidt, S., Hensinger, W. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On+the+application+of+radio+frequency+voltages+to+ion+traps+via+helical+resonators.">On the application of radio frequency voltages to ion traps via helical resonators.</a> Appl Phys B. 107 (4), 921-934 (2012).</li><li>Kleinert, M., Dahl, M. E. G., Bergeson, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measurement+of+the+Yb+I+1S0&#8722;1P1+transition+frequency+at+399+nm+using+an+optical+frequency+comb.">Measurement of the Yb I 1S0&#8722;1P1 transition frequency at 399 nm using an optical frequency comb.</a> Phys Rev A. 94 (5), 052511 (2016).</li><li>Olmschenk, S., Younge, K. C., Moehring, D. L., Matsukevich, D. N., Maunz, P., Monroe, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Manipulation+and+detection+of+a+trapped+Yb++hyperfine+qubit.">Manipulation and detection of a trapped Yb+ hyperfine qubit.</a> Phys Rev A. 76 (5), 052314 (2007).</li><li>Sansonetti, J. E., Martin, W. C., Young, S. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Handbook of Basic Atomic Spectroscopic Data. , (2013).</li><li>Kern, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Thin film processes II. , (2012).</li><li>Streed, E. W., Weinhold, T. J., Kielpinski, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Frequency+stabilization+of+an+ultraviolet+laser+to+ions+in+a+discharge.">Frequency stabilization of an ultraviolet laser to ions in a discharge.</a> Appl Phys Lett. 93 (7), 071103 (2008).</li></ol>

Los autores no tienen nada que revelar.

Este trabajo presenta un método para iones de captura con trampas de iones superficiales recientemente. La construcción de un sistema de captura de iones requiere experiencias en diversos campos de la investigación pero no se ha descrito previamente en detalle. Este documento proporciona procedimientos detallados para microfabricating un chip de la trampa, así como para construir una instalación experimental para atrapar iones por primera vez. Este artículo también proporciona procedimientos detallados para atrapar iones de Yb+ 174y experimentación con los iones atrapados.
Un obstáculo importante que enfrentan en los procesos de microfabricación es la deposición de la capa dieléctrica, con un espesor de más de 10 μm. Durante el proceso de deposición de la capa dieléctrica, tensión residual puede acumular, que puedan causar daños a la película dieléctrica o incluso romper la oblea. Para reducir el estrés residual, que es generalmente a la compresión, una tasa de deposición lenta debe ser usado40. En nuestro caso, un esfuerzo de compresión de 110.4 MPa se midió con las condiciones de deposición de sccm 540 SiH4 gas, 140 W de potencia, y 1,9 Torr de presión 5-μm grosor de película. Sin embargo, estas condiciones de proceso proporcionan sólo una referencia aproximada, puesto que estas condiciones pueden variar considerablemente para diferentes equipos. Con el fin de reducir los efectos del stress acumulado, películas de2 de SiO de 3,5 μm de grosor fueron depositadas fabricarán en ambos lados de la oblea en el método presentado. El espesor requerido de la capa dieléctrica puede reducirse si una menor amplitud de la tensión de RF y por lo tanto una menor profundidad de la trampa es elegida. Sin embargo, una menor profundidad de trampa fácilmente conduce a la fuga de iones atrapados, para que la fabricación de capas dieléctricas más gruesas, que pueden soportar voltajes más altos de RF, es más deseable.
Existen algunas limitaciones para el método de fabricación presentados en este documento. Las longitudes de las proyecciones no son suficientes para ocultar totalmente las paredes laterales dieléctricas de los iones atrapados, como se muestra en la figura 7f. Además, las paredes laterales de los pilares de óxido son irregulares, aumentando el área expuesta de las estructuras dieléctricas en comparación con el pilar de óxido vertical. Por ejemplo, en el caso de la pared lateral del riel interior C.C. cerca de la ranura de carga con una proyección uniforme de 5 μm, se calcula que el 33% de la superficie del dieléctrico está expuesto a la posición de iones atrapados de la pared vertical. En el caso de borde irregular, está expuesto más del 70% de la superficie de la pared lateral. Estos resultados de fabricación no ideales pueden inducir campos callejeros adicionales de los dieléctricos expuestos, pero los efectos no se han medido cuantitativamente. Sin embargo, el chip fabricado como se informó anteriormente se ha utilizado con éxito en la interceptación del ion y experimentos de manipulación del qubit. Además, el chip de la trampa presentado en este trabajo ha expuesto flancos de silicio cerca de la ranura de carga. Óxido nativo puede crecer en las superficies de silicio y puede resultar en más campos dispersos. Por lo tanto, se recomienda proteger el sustrato de silicio con una capa adicional de metal, como en33.
Para atrapar los iones de Yb+ 174, las frecuencias de los rayos láser deben ser estabilizadas dentro de unas decenas de MHz, y se discuten algunos métodos diferentes en configuraciones avanzadas38,41. Sin embargo, para la configuración simple en este papel, captura inicial es posible sólo con la estabilización con un medidor de longitud de onda.
Este documento proporciona un protocolo para atrapar iones de Yb+ 174usando un chip de trampa de iones superficiales recientemente. Aunque no se discute específicamente el protocolo para atrapar iones de Yb+ 171, el montaje experimental descrito en este artículo también puede utilizarse para atrapar iones de 171Yb+ y manipular el estado del qubit de 171 Iones Yb+ para obtener Rabi oscilación resultados (se muestra en la figura 10). Esto puede hacerse mediante la adición de varios moduladores ópticos a la salida de los rayos láser y usando una configuración de microondas, como se describe en el Documento complementario.
En conclusión, los métodos experimentales y los resultados presentados en este documento pueden utilizarse para desarrollar varias aplicaciones de información cuántica con superficie trampas de iones.

Una trampa de Paul puede confinar las partículas cargadas, como los iones en el espacio vacío, usando una combinación de un campo eléctrico estático y un campo eléctrico variable oscilante de radio frecuencia (RF), y los estados cuánticos de los confinados en la trampa de iones puede ser medidos y controlado1,2,3. Tales trampas de iones fueron desarrolladas originalmente para aplicaciones de medición precisa, incluyendo relojes de ópticas y espectroscopía de masas4,5,6. En los últimos años, estas trampas de iones también se han activamente exploradas como una plataforma física para implementar el procesamiento de la información cuántica atribuida a las características deseables de iones atrapados, como largos tiempos de coherencia, aislamiento ideal en una altísima vacío (UHV) medio ambiente y la viabilidad de cada qubit manipulación7,8,9,10. Desde Kielpinski et al. 11 propone una arquitectura escalable de trampa de iones que puede utilizarse para el desarrollo de ordenadores cuánticos, varios tipos de trampas superficiales, incluyendo conexiones trampas12,13, varias zonas trampa fichas14y matriz 2-d se han desarrollado trampas15,16,17, usando semiconductores derivados del proceso de microfabricación métodos18,19,20,21 . Información cuántica a gran escala sistemas basados en la superficie de procesamiento trampas han sido discutido22,23,24.
Este documento presenta métodos experimentales para los iones de la captura con trampas de iones superficiales recientemente. Más específicamente, se describe un procedimiento para la fabricación de trampas de iones superficiales y un procedimiento detallado para los iones de captura con trampas fabricadas. Además, se proporcionan descripciones detalladas de varias técnicas prácticas para configurar el sistema experimental y atrapando los iones en el Documento complementario.
La metodología de microfabricating una superficie trampa de iones se da en el paso 1. La figura 1 muestra un esquema simplificado de una trampa de iones superficial. Los campos eléctricos generados por el voltaje aplicado a los electrodos en el plano transversal se muestran también25. Una tensión de RF se aplica al par de los electrodos de RF, mientras todos los otros electrodos se mantienen en tierra de RF; potencial de ponderomotive26 generado por la tensión de RF limita los iones en la dirección radial. El voltaje de corriente directa (DC) aplicado a los múltiples electrodos DC fuera de los electrodos de RF confinar los iones en la dirección longitudinal. Los rieles interiores entre los electrodos de RF están diseñados para ayudar a la inclinación de los ejes principales del potencial total en el plano transversal. La metodología para el diseño de un sistema de voltaje de DC está incluida en el Documento complementario. Además, pueden encontrarse más detalles para el diseño de los parámetros geométricos esenciales de fichas de trampa de iones superficiales en27,28,,29,30,31.
El método de fabricación introducido en el paso 1 fue diseñado teniendo en cuenta los siguientes aspectos. En primer lugar, la capa de dieléctrico entre la capa de electrodo y la capa de tierra debe ser suficientemente gruesa para evitar la avería eléctrica entre las capas. Generalmente, el espesor debe ser sobre 10. Durante la deposición de la capa dieléctrica, la tensión residual de las películas depositadas puede causar arqueamiento de los daños a las películas depositadas o sustrato. Así, el control de la tensión residual es una de las técnicas claves en la fabricación de las trampas de iones superficiales. En segundo lugar, debe minimizarse la exposición de las superficies dieléctricas en la posición de iones debido a los cargos pueden ser inducidos en el material dieléctrico por láser dispersa radiación ultravioleta (UV), que en los resultados de vuelta en un cambio aleatorio del ion de la posición. El área expuesta puede reducirse mediante el diseño de estructuras de electrodo de proyección. Se ha reportado que la superficie trampas de iones con electrodos voladizos son resistentes a la carga bajo condiciones experimentales típicos32. Tercero, todos los materiales, incluyendo varias películas depositadas, deben ser capaces de soportar 200 ° C para hornear durante aproximadamente 2 semanas, y la cantidad de emisión de gases de todos los materiales debe ser compatible con medioambientes con UHV. El diseño de la superficie de trampa de iones chips recientemente en este trabajo se basa en el diseño de trampa de33, que fue utilizado con éxito en varios experimentos32,de33,34, 35. tenga en cuenta que este diseño incluye una ranura en el medio de la viruta para carga de átomos neutrales, que son más adelante foto ionizado para la captura.
Después de la fabricación de la viruta de trampa de iones, el chip es montado y conectado eléctricamente al portador de viruta con hilos de oro de la vinculación. El chip se instala entonces en una cámara UHV. Un procedimiento detallado para la preparación de un paquete de la viruta de la trampa y el diseño de la cámara UHV se proporcionan en el Documento complementario.
Preparación de los equipos ópticos y eléctricos, así como los procedimientos experimentales para iones de reventado, se explican en detalle en el paso 2. Los iones atrapados por el ponderomotive potenciales son generalmente sujetos a las fluctuaciones del campo eléctrico circundante, que continuamente aumenta la energía cinética media de los iones. Láser de refrigeración basado en cambio de Doppler se puede utilizar para quitar el exceso de energía de movimiento de los iones. La figura 2 muestra los diagramas de nivel de energía simplificados de un ion de Yb+ 174y un átomo neutro 174del Yb. Enfriamiento Doppler de iones de 174Yb+ requiere un láser 369,5 y un láser 935, mientras que la foto-ionización de los átomos de Yb neutral 174requiere un láser 399. Pasos 2.2 y 2.3 describen un método eficiente para alinear estos láseres a la viruta superficie de trampa de iones y un procedimiento para encontrar las condiciones adecuadas para la fotoionización. Después se preparan los componentes ópticos y eléctricos, atrapando los iones es relativamente sencilla. Se presenta la secuencia experimental para los iones de la captura en el paso 2.4.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="1425">
	<tbody>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;width:293px;">photoresist used for 2-&#956;m spin coating</td>
			<td style="width:123px;">AZ Materials</td>
			<td style="width:381px;">AZ7220</td>
			<td style="width:629px;">Discontinued. Easily replaced by other alternative photoresist product.</td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;">photoresist used for 6-&#956;m spin coating</td>
			<td>AZ Materials</td>
			<td>AZ4620</td>
			<td>Discontinued. Easily replaced by other alternative photoresist product.</td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;">ceramic chip carrier</td>
			<td>NTK</td>
			<td>IPKX0F1-8180BA</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;">epoxy compound</td>
			<td>Epotek</td>
			<td>353ND</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="45">
			<td height="45" style="height:45px;width:293px;">Plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) system</td>
			<td style="width:123px;">Oxford Instruments</td>
			<td style="width:381px;">PlasmaPro System100</td>
			<td style="width:629px;"></td>
		</tr>
		<tr height="56">
			<td height="56" style="height:56px;width:293px;">Low pressure chemical vapor deposition (LPCVD) system</td>
			<td style="width:123px;">Centrotherm</td>
			<td style="width:381px;">E-1200</td>
			<td style="width:629px;"></td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;width:293px;">Furnace</td>
			<td style="width:123px;">Seltron</td>
			<td style="width:381px;">SHF-150</td>
			<td style="width:629px;"></td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;width:293px;">Sputter</td>
			<td style="width:123px;">Muhan Vacuum</td>
			<td style="width:381px;">MHS-1500</td>
			<td style="width:629px;"></td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;width:293px;">Manual aligner</td>
			<td style="width:123px;">Karl-Suss</td>
			<td style="width:381px;">MA-6</td>
			<td style="width:629px;"></td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;width:293px;">Deep Si etcher</td>
			<td style="width:123px;">Plasma-Therm</td>
			<td style="width:381px;">SLR-770-10R-B</td>
			<td style="width:629px;"></td>
		</tr>
		<tr height="53">
			<td height="53" style="height:53px;width:293px;">Inductive coupled plasma (ICP) etcher</td>
			<td style="width:123px;">Oxford Instruments</td>
			<td style="width:381px;">PlasmaPro System100 Cobra</td>
			<td style="width:629px;"></td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;width:293px;">Reactive ion etching (RIE) etcher</td>
			<td style="width:123px;">Applied Materials</td>
			<td style="width:381px;">P-5000</td>
			<td style="width:629px;"></td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;width:293px;">Boundary element method (BEM) software</td>
			<td style="width:123px;">CPO Ltd.</td>
			<td style="width:381px;">Charged Particle Optics</td>
			<td style="width:629px;"></td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;width:293px;">Single crystaline (100) silicon wafer</td>
			<td style="width:123px;">STC</td>
			<td style="width:381px;">4SWP02</td>
			<td style="width:629px;">100 mm / (100) / P-type / SSP / 525&#177;25 &#956;m</td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;">metal tubes</td>
			<td>Mcmaster-carr</td>
			<td>89935K69</td>
			<td>316 Stainless Steel Tubing, 0.042&#34; OD, 0.004&#34; Wall Thickness</td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;">Yb piece</td>
			<td>Goodfellow</td>
			<td style="width:381px;">YB005110</td>
			<td>Ytterbium wire, purity 99.9%</td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;">enriched 171Yb</td>
			<td>Oak Ridge National Laboratory</td>
			<td>Yb-171</td>
			<td>https://www.isotopes.gov/catalog/product.php?element=Ytterbium</td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;">tantalum foil</td>
			<td>The Nilaco Corporation</td>
			<td>TI-453401</td>
			<td>0.25x130x100mm 99.5%</td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;">Kapton-insulated copper wire</td>
			<td>Accu-glass</td>
			<td>18AWG (silver plated copper wire kapton insulted)</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;">residual gas analyzer (RGA)</td>
			<td>SRS</td>
			<td>RGA200</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;">turbo pump</td>
			<td>Agilent</td>
			<td>Twistorr84 FS</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;">all-metal valve</td>
			<td>KJL</td>
			<td>manual SS All-Metal Angle Valves (CF flanged)</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;">Leak detector (used as a rough pump)</td>
			<td>Varian</td>
			<td>PD03</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;">ion gauges</td>
			<td>Agilent</td>
			<td>UHV-24p</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;">ion pump</td>
			<td>Agilent</td>
			<td>VacIon Plus 20</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;">NEG pump</td>
			<td>SAES Getters</td>
			<td>CapaciTorr D400</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;">spherical octagon</td>
			<td>Kimball Physics</td>
			<td>MCF600-SphOct-F2C8</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;">ZIF socket</td>
			<td>Tactic Electronics</td>
			<td>P/N 100-4680-002A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;">multi-pin feedthroughs</td>
			<td>Accu-Glass</td>
			<td>6-100531</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;">25 D-sub gender adapters</td>
			<td>Accu-Glass</td>
			<td>104101</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;width:293px;">Recessed viewport</td>
			<td>Culham Centre for Fusion Energy</td>
			<td style="width:381px;">100CF 316LN+20.9 Re-Entrant 316 (Custom order)</td>
			<td style="width:629px;">Disc material: 60cv Fused Silica 4mm THK, TWE Lambda 1/10, 20/10 Scratch-Dig</td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;width:293px;">Recessed viewport AR coating</td>
			<td style="width:123px;">LaserOptik</td>
			<td style="width:381px;">AR355nm/0-6&#176; HT370-650nm/0-36&#176; on UHV (Custom order)</td>
			<td style="width:629px;">AR coating was performed in the middle of the fabrication of the recessed viewport</td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;width:293px;">Digital-analog converter</td>
			<td style="width:123px;">AdLink</td>
			<td style="width:381px;">PCIe-6216V-GL</td>
			<td style="width:629px;"></td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;width:293px;">369.5nm laser</td>
			<td style="width:123px;">Toptica</td>
			<td style="width:381px;">TA-SHG Pro</td>
			<td style="width:629px;"></td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;width:293px;">369.5nm laser</td>
			<td style="width:123px;">Moglabs</td>
			<td style="width:381px;">ECD004 + 370LD10 + DLC102/HC</td>
			<td style="width:629px;"></td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;width:293px;">399nm laser</td>
			<td style="width:123px;">Toptica</td>
			<td style="width:381px;">DL 100</td>
			<td style="width:629px;"></td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;width:293px;">935nm laser</td>
			<td style="width:123px;">Toptica</td>
			<td style="width:381px;">DL 100</td>
			<td style="width:629px;"></td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;width:293px;">369.5nm &#38; 399nm optical fiber</td>
			<td style="width:123px;">Coherent</td>
			<td style="width:381px;">NUV-320-K1</td>
			<td style="width:629px;">Patch cables are connectorized by Costal Connections.</td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;width:293px;">935nm optical fiber</td>
			<td style="width:123px;">GouldFiber Optics</td>
			<td style="width:381px;">PSK-000626</td>
			<td style="width:629px;">50/50 fiber beam splitter made of Corning HI-780 single mode fiber to combine 935nm and 638nm together.</td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;">Wavelength meter</td>
			<td>High Finesse</td>
			<td>WSU-2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;">temporary mirror</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>PF10-03-P01</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;">Dichroic mirror</td>
			<td>Semrock</td>
			<td>FF647-SDi01-25x36</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;">369.5nm &#38; 399nm collimator</td>
			<td>Micro Laser Systems</td>
			<td>FC5-UV-T/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;">935nm collimator</td>
			<td>Sch&#228;fter + Kirchhoff</td>
			<td>60FC-0-M8-10</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;width:293px;">369.5nm focusing lens</td>
			<td style="width:123px;">CVI</td>
			<td style="width:381px;">PLCX-25.4-77.3-UV-355-399</td>
			<td>Focal length: ~163mm @ 369.5nm</td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;width:293px;">399nm &#38; 935nm focusing lens</td>
			<td style="width:123px;">CVI</td>
			<td style="width:381px;">PLCX-25.4-64.4-UV-355-399</td>
			<td style="width:629px;">Focal length: ~137mm @ 399nm, ~143mm @ 935nm</td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;">imaging lens</td>
			<td>Photon Gear</td>
			<td>P/N 15470</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;">369.5nm bandpass filter</td>
			<td>Semrock</td>
			<td>FF01-370/6-25</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;">399nm bandpass filter</td>
			<td>Semrock</td>
			<td>FF01-395/11-25</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;">IR filter</td>
			<td>Semrock</td>
			<td>FF01-650/SP-25</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;">EMCCD camera</td>
			<td>Andor Technology</td>
			<td>DU-897U-CS0-EXF</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;">PMT</td>
			<td>Hamamatsu</td>
			<td>H10682-210</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

experimental methods for trapping ions using microfabricated surface ion traps

Iones atrapados en un cuadrupolo, trampa de Paul se han considerado uno de los fuertes candidatos físicos para implementar el procesamiento de la información cuántica. Esto es debido a su tiempo largo de coherencia y su capacidad para manipular y detectar bits individuales cuánticos (qubits). En los últimos años, trampas de iones superficiales recientemente han recibido más atención para las plataformas de qubit integrado a gran escala. Este trabajo presenta una metodología de microfabricación para trampas de iones con tecnología de sistemas micro electromecánicos (MEMS), incluyendo el método de fabricación de una capa dieléctrica μm de espesor y metal 14 proyección estructuras encima de la capa dieléctrica. Además, un procedimiento experimental para la captura de iterbio (Yb) iones del isótopo 174 (174Yb+) usando 369.5 nm, 399 nm, y láseres de diodo de 935 nm se describe. Estas metodologías y procedimientos implican muchas disciplinas científicas y de ingeniería, y en primer lugar se presenta los procedimientos experimentales detallados. Los métodos tratados en este trabajo se pueden extender fácilmente a la captura de iones Yb del isótopo 171 (171Yb+) y a la manipulación de qubits.

La figura 7 muestra el análisis micrográficos (SEM) del chip fabricado de trampa de iones. Los electrodos RF, interno DC electrodos, electrodos DC externos y ranura de carga fueron fabricados con éxito. El perfil de la pared lateral del Pilar dieléctrico se convirtió en irregular porque el óxido PECVD fue depositado en varios pasos. Los pasos múltiples de la deposición se utilizaron para minimizar los efectos de la tensión residual de películas de óxido gruesa. Esto se describe en la discusión.

La figura 8 muestra la imagen EMCCD de cinco 174Yb+ iones atrapados usando la viruta de trampa de iones recientemente. Los iones atrapados pueden durar más de 24 h con Doppler continuo enfriamiento. El número de iones atrapados puede ajustarse entre 1 y 20 por cambiar la configuración de voltaje de DC aplicada. Este montaje experimental es muy fiable y robusto y en la actualidad ha estado en operación durante 50 meses.
La figura 9 muestra el transporte de iones atrapados a lo largo de la dirección axial. La posición de ion en la Figura 9b es desplazada desde en la Figura 9a con el ajuste de la posición de mínimo potencial DC cambiando el voltaje de CC.
La figura 10 muestra los resultados preliminares de experimentos de oscilación de Rabi con un ión de Yb+ 171. Para obtener los resultados, se usaron las configuraciones adicionales descritas en el Documento complementario . Los resultados se incluyeron para mostrar una posible aplicación de la disposición experimental explicada en este artículo.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56060/56060fig1.jpg"> 
Figura 1: esquema de la trampa de iones superficial. (a) el rojo puntos representa los iones atrapados. Los electrodos de marrón y amarillo indican los electrodos de RF y DC, respectivamente. Las flechas grises indican la dirección del campo eléctrico durante la fase positiva de la tensión de RF. Tenga en cuenta que el esquema no está dibujado a escala. Dimensiones (b) la vertical de la estructura del electrodo. Dimensiones (c) el lateral de la estructura del electrodo. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56060/56060fig1large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56060/56060fig2.jpg"> 
Figura 2: Simplificar diagramas de nivel de energía de un ion de Yb+ 174y un átomo neutro 174del Yb. (a) cuando un 369.5 nm láser se desintoniza al lado rojo (menor frecuencia) de la resonancia, una transición ciclismo entre 2P1/2 y 2S1/2 reduce la energía cinética de los iones por el Doppler efecto. Ocasionalmente, un cociente de ramificación pequeño pero finito hace el decaimiento del electrón 2P1/2 a 2D3/2, y un láser 935 deba regresar el electrón a la transición de ciclismo principal. El electrón también puede decaer en un estado de7/2 2F una vez por hora, en promedio y un 638 nm láser de la bomba fuera del estado de7/2 2F, pero esto no es necesario para un sistema simple de38. Los valores en la notación de ket representan las proyecciones de los ímpetus angulares total J a lo largo de la cuantización eje mJ. (b) para ionizar átomos neutrales se evaporó del horno, un proceso de absorción de dos fotones fue usado39. Un 399 láser había excitado un electrón al estado de1 1P, y el fotón nm 369.5 para enfriamiento Doppler tenía más energía que la necesaria para quitar el electrón excitado del ion. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56060/56060fig2large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56060/56060fig3.jpg"> 
Figura 3: flujo de proceso de fabricación de una trampa de iones superficial. (un) termal oxidación a crecer un 5.000 Å de espesor de SiO2 capa y LPCVD de una capa de 2.000 Å de espesor Si3N4 . (b) aguafuerte de la deposición y el ICP de una capa de Al pulverización 1,5 μm de espesor. (c) la deposición de una 14 μm de espesor SiO2 la capa en los ambos lados de la oblea mediante procesos PECVD. (d) patrones de la 14 μm de espesor de SiO2 capa depositada en la parte frontal de la oblea mediante un proceso RIE (e) patrón de la capa de2 14 μm de espesor SiO depositado en la parte trasera de la oblea mediante un proceso RIE. (f) la deposición de un 1.5 μm espesor escupió Al capa y otra 1 μm de espesor PECVD SiO2 . (g) proceso de modelar de la 1,5 μm de espesor mediante un proceso ICP y 1 μm de espesor SiO2 utilizando un RIE. (h) patrones de la capa de2 14 μm de espesor SiO depositan en la parte frontal de la oblea mediante un proceso RIE. () proceso de modelar de la 5.000 Å de espesor de SiO2 y 2.000 Å de espesor Si3N4 utilizando un RIE. (j) DRIE del sustrato de silicio 450 μm de la parte trasera de la oblea. (k) grabado mojado de la capa de SiO2 en los electrodos de Al y las paredes laterales de los pilares del dieléctricos. (l) penetración del sustrato de silicio de la parte delantera a través de un proceso DRIE. Tenga en cuenta que los esquemas no se dibujan a escala. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56060/56060fig3large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56060/56060fig4.jpg"> 
Figura 4: ejemplo de la tensión DC set usado para atrapar los iones a. Pueden compensar las tensiones aplicadas a los rieles interiores para el campo eléctrico asimétrico en sentido horizontal a la inclinación de los ejes principales del potencial total en el plano transversal. La frecuencia de la trampa axial generada por el sistema de tensión fue 550 kHz. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56060/56060fig4large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>
Página de ether.Within = "1" &gt;<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56060/56060fig5v2.jpg"> 
Figura 5: esquema de la configuración óptica. Tres láseres de diodo están alineados para superponer en la posición de captura. Visión ahuecado de la cámara UHV permite la proyección de imagen lente para colocarse lo más cerca posible de la viruta de la superficie. Un flip-espejo colocado entre la lente de proyección de imagen y la EMCCD permite el monitoreo selectivo de la fluorescencia de iones mediante un tubo del fotón multiplicado (PMT) o un EMCCD. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56060/56060fig5v2large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56060/56060fig6.jpg"> 
Figura 6: imágenes de la configuración óptica construida. (a) A la bobina se enrolla alrededor de la vista frontal de la cámara para generar un campo magnético, que puede romper los niveles de energía degenerados de iones de iterbio. (b) la configuración óptica para el manejo de los 399 nm y 935 nm vigas. Las líneas rojas y verdes indican la trayectoria de la viga de los 935 nm y 399 nm, láser respectivamente. (c) la configuración de la proyección de imagen de sistema, incluyendo flip-mirror, la lente de proyección de imagen, el EMCCD y el dto. El camino de la fluorescencia emitida por los iones atrapados puede determinarse por el espejo de flip. Las flechas verdes y blancas, indicar el camino de la fluorescencia monitoreados por el EMCCD y lo PMT, respectivamente. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56060/56060fig6large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56060/56060fig7.jpg"> 
Figura 7: resultados de la fabricación de la trampa de iones superficial. (a) Resumen de la disposición de la viruta. (b) una vista magnificada de la disposición de la viruta, que muestra los múltiples electrodos de DC externos. (c) una vista ampliada del diseño de viruta, que muestra la ranura de carga. vista (d) una sección transversal de la región de captura antes de penetrar en la ranura de carga. vista (e) una sección transversal de la región de captura después de penetrar la ranura de carga. (f) A magnifica vista transversal de la columna de óxido. Los pilares de óxido han dentadas paredes, y la longitud de la proyección no es suficiente, que se atribuye a la tasa de etch no uniforme de SiO2 en las interfaces entre el depositado por separado 3,5 μm de espesor SiO2 . (g) A la vista superior de un cojín de alambre de la vinculación de un electrodo de CC. (h) A vista transversal de una vía. Perfiles inclinados la pilares de óxido permiten la conexión del electrodo de la DC y la capa de tierra durante la deposición de la capa de en la pared lateral del Pilar óxido en vez de llenar la vía los agujeros con un proceso de galvanoplastia. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56060/56060fig7large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>
<img alt="Figure 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56060/56060fig8.jpg"> 
Figura 8: imagen de un EMCCD de cinco iones de Yb+ 174atrapados en el chip de trampa de iones microfabricated. La imagen de la estructura de electrodo de superficie de la trampa fue tomada por separado, y las imágenes de los iones atrapados y de los electrodos se combinaron para mayor claridad. La leyenda de intensidad sólo se aplica a los píxeles en el cuadro. La flecha gruesa muestra la trayectoria de la viga de la 369.5 láser y las flechas finas representan los componentes x y z del ímpetu del fotón. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56060/56060fig8large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>
<img alt="Figure 9" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56060/56060fig9.jpg"> 
Figura 9: ajuste del potencial de los iones atrapados en una cadena lineal axial. (a) siete iones en el centro de la trampa. (b) los iones eran transportes decenas de micrómetros. (c) la cadena ion exprimido en la dirección axial. Esta figura es mejor vista como una película, que es cargada por separado. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56060/56060fig9large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>
<img alt="Figure 10" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56060/56060fig10.jpg"> 
Figura 10: Resultados experimentales de oscilaciones de Rabi entre el | 0 <img alt="Image 1" src="/files/ftp_upload/56060/56060img1.jpg"> </img> y | 1 <img alt="Image 1" src="/files/ftp_upload/56060/56060img1.jpg"> </img> Estados. | 0<img alt="Image 1" src="/files/ftp_upload/56060/56060img1.jpg"> </img> se define como las 2S1/2| F = 0, mF= 0<img alt="Image 1" src="/files/ftp_upload/56060/56060img1.jpg"> </img> estado del ion 171Yb+ , y | 1<img alt="Image 1" src="/files/ftp_upload/56060/56060img1.jpg"> </img> se define como las 2S1/2| F = 1, mF= 0<img alt="Image 1" src="/files/ftp_upload/56060/56060img1.jpg"> </img> estado. La oscilación de Rabi es inducida por microondas de 12,6428 GHz. Esferas de Bloch sobre la trama de mostrar los estados cuánticos correspondientes en diferentes momentos. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56060/56060fig10large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>
Documento complementario: <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56060/jove-56060_Supplementary_Document.pdf" target="_blank">Haga clic aquí para descargar este documento.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Experimental Methods for Trapping Ions Using Microfabricated Surface Ion Traps at JoVE.com

Experimental Methods for Trapping Ions Using Microfabricated Surface Ion Traps

Este trabajo presenta una metodología de microfabricación para superficie trampas de iones, así como un procedimiento experimental detallado para los iones del iterbio reventado en un ambiente de temperatura.

Métodos experimentales para atrapar iones usando recientemente trampas de iones de la superficie

Ions trapped in a quadrupole Paul trap have been considered one of the strong physical candidates to implement quantum information processing. This is due ...

Research

JoVE Journal

Engineering

Optical Trapping of Nanoparticles

Trampas ópticas de las nanopartículas

Optical trapping is a technique for immobilizing and manipulating small objects in a gentle way using light, and it has been widely applied in trapping ...

Investigación

Ingeniería

Characterization of Surface Modifications by White Light Interferometry: Applications in Ion Sputtering, Laser Ablation, and Tribology Experiments

Caracterización de modificaciones de la superficie de la interferometría de luz blanca: Aplicaciones en Sputtering Ion, ablación con láser y Experimentos Tribología

In materials science and engineering it is often necessary to obtain quantitative measurements of surface topography with micrometer lateral resolution. ...

Characterization of Electrode Materials for Lithium Ion and Sodium Ion Batteries Using Synchrotron Radiation Techniques

Caracterización de los materiales de los electrodos de ión de litio y baterías de ión sodio utilizando técnicas de Radiación Sincrotrón

Intercalation compounds such as transition metal oxides or phosphates are the most commonly used electrode materials in Li-ion and Na-ion batteries. ...

In Situ Neutron Powder Diffraction Using Custom-made Lithium-ion Batteries

In Situ Neutron Powder Diffraction Using Custom-made Lithium-ion Batteries

In Situ de neutrones polvo Difracción Uso de baterías de litio-ion por encargo

Li-ion batteries are widely used in portable electronic devices and are considered as promising candidates for higher-energy applications such as electric ...

Surface Enhanced Raman Spectroscopy Detection of Biomolecules Using EBL Fabricated Nanostructured Substrates

Surface Enhanced Raman Spectroscopy detección de biomoléculas mediante EBL Fabricados Nanoestructurados Sustratos

Fabrication and characterization of conjugate nano-biological systems interfacing metallic nanostructures on solid supports with immobilized biomolecules ...

Speciation and Bioavailability Measurements of Environmental Plutonium Using Diffusion in Thin Films

Especiación y biodisponibilidad mediciones de plutonio Ambiental Uso de Difusión en Thin Films

The biological uptake of plutonium (Pu) in aquatic ecosystems is of particular concern since it is an alpha-particle emitter with long half-life which can ...

Advanced Experimental Methods for Low-temperature Magnetotransport Measurement of Novel Materials

Avanzados métodos experimentales para baja temperatura magnetotransporte Medición de Nuevos Materiales

Novel electronic materials are often produced for the first time by synthesis processes that yield bulk crystals (in contrast to single crystal thin film ...

Experimental Methods for Investigation of Shape Memory Based Elastocaloric Cooling Processes and Model Validation

Métodos experimentales para procesos de enfriamiento Elastocaloric Investigación de memoria de forma basada y validación del modelo

Shape Memory Alloys (SMA) using elastocaloric cooling processes have the potential to be an environmentally friendly alternative to the conventional vapor ...

Emission Spectroscopic Boundary Layer Investigation during Ablative Material Testing in Plasmatron

Investigación capa de emisión espectroscópica de límites durante el ablativo de Ensayo de Materiales en Plasmatron

Ablative Thermal Protection Systems (TPS) allowed the first humans to safely return to Earth from the moon and are still considered as the only solution ...

Subsurface Defect Localization by Structured Heating Using Laser Projected Photothermal Thermography

Localización del defecto subsuperficial mediante calentamiento estructurado mediante termografía fototérmica proyectada con láser

The presented method is used to locate subsurface defects oriented perpendicularly to the surface. To achieve this, we create destructively interfering ...