[发明专利]使用局部模式快速冷却长链中的离子运动

权利要求书

1.一种用于冷却离子链中的离子的方法，所述方法包括：

执行冷却序列，其中通过激发和去激发与单个离子相关联的局部运动模式来从所述离子链中的离子去除声子，其中对于同一离子链的局部运动模式相比于集体运动模式，作为所述冷却序列的一部分的边带跃迁被更快地驱动；和

当所述局部运动模式达到基态时完成所述冷却序列。

2.根据权利要求1所述的方法，其中执行所述冷却序列包括产生用于激发和去激发每个所述局部运动模式的激光束。

3.根据权利要求1所述的方法，其中执行所述冷却序列包括并行地激发和去激发与多个离子相关联的局部运动模式。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述离子链中的离子包括操作离子和观察离子，并且其中执行所述冷却序列包括激发和去激发与所述操作离子相关联的局部运动模式。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述离子链中的离子是均匀间隔的，并且所述离子之间的间距在3微米至6微米的范围内。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述冷却序列包括多个周期，其中每个周期具有边带π脉冲形式的边带跃迁和光泵浦，并且其中所述边带π脉冲的持续时间t_π比受激离子与其最近邻离子之间的跳跃速率的倒数1/Hi,i+1短或与其具有相同的数量级。

7.根据权利要求6所述的方法，其中当所述离子之间的间距在3.5微米至4.5微米的范围内时，所述跳跃速率在0.2MHz至0.5MHz的范围内。

8.根据权利要求1所述的方法，其中所述离子链中的离子是镱离子。

9.一种用于冷却离子链中的离子的系统，所述系统包括：

光学控制器，其被配置为执行冷却序列，其中通过激发和去激发与单个离子相关联的局部运动模式来从所述离子链中的离子去除声子，其中对于同一离子链的局部运动模式相比于集体运动模式，作为所述冷却序列的一部分的边带跃迁被更快地驱动，所述光学控制器还被配置为当所述局部运动模式达到基态时完成所述冷却序列。

10.根据权利要求9所述的系统，其中被配置为执行所述冷却序列的所述光学控制器包括多个光源，所述多个光源被配置为产生用于激发和去激发每个所述局部运动模式的激光束。

11.根据权利要求9所述的系统，其中被配置为执行所述冷却序列的所述光学控制器还被配置为并行地执行与多个离子相关联的局部运动模式的激发和去激发。

12.根据权利要求11所述的系统，其中所述光学控制器还包括多个光源，每个光源都是可单独控制的，所述多个光源被配置为产生多个激光束，以并行地激发和去激发所述与多个离子相关联的局部运动模式。

13.根据权利要求9所述的系统，还包括离子阱，所述离子阱被配置为保持所述离子链中的离子，其中所述离子链中的离子包括操作离子和观察离子，并且其中所述光学控制器被配置为执行所述冷却序列，以激发和去激发与所述操作离子相关联的局部运动模式。

14.根据权利要求9所述的系统，还包括离子阱，所述离子阱被配置为保持所述离子链中的离子，其中所述离子链中的离子在所述离子阱内几乎或基本上均匀地间隔，并且所述离子之间的间距在3微米至6微米的范围内。

15.根据权利要求9所述的系统，其中所述冷却序列包括多个周期，其中每个周期具有边带π脉冲形式的边带跃迁和光泵浦，并且其中所述边带π脉冲的持续时间t_π比受激离子与其最近邻离子之间的跳跃速率的倒数1/Hi,i+1短或与其具有相同的数量级。