Cooling and Manipulating Ions in Traps with Integrated Optical Cavities
Andersen, Hans Harhoff
Abstract
I denne afhandling præsenteres arbejde inden for kavitetskvanteelektrodynamik (CQED) med indfangede ioner. Der fokuseres på vekselvirkningen mellem ioner fanget i lineære rf-fælder og lysfelter i optiske resonatorer. Der rapporteres om eksperimenter foretaget to forskellige steder: 1) i Quanta Group ved Massachusetts Institute of Technology (MIT) og 2) i Ionfældegruppen ved Aarhus Universitet. På MIT blev vekselvirkningen mellem en enkelt Sr-88+ ion og feltet fra en stående bølge i en kavitet undersøgt. Først demonstreredes sub-Doppler kavitetskøling med opløste sidebånd langs kavitetsaksen. Dernæst undersøgtes en ny metode til at måle temperaturen af en enkelt, laserkølet ion ved hjælp af det spredte lys i en optisk resonator med smal linjebredde; denne metode sammenlignedes med standard sidebåndsspektroskopimetoder. I Aarhus er en ny lineær rf-fælde med integreret optisk resonator blevet konstrueret. Denne større fælde burde tillade indfangning af enkelte eller store ensembler af ioner, og inkorporerer en optisk resonator, hvis spejle er højreflektive ved bølgelængderne for overgangene fra S til P tilstandene i Ca+-ionen. Samling og oplining af denne kavitetsfælde er beskrevet, og indfangning af de første ioner rapporteres. Mulighederne for fremtidige eksperimenter med denne kavitetsfælde diskuteres. Disse omfatter: En ny metode til laserkøling, undersøgelser og kontrol af såkaldte ion- Coulomb-krystaller, samt undersøgelser af dynamikken af ioner i intrakavitetsgenererede optiske potentialer.