Laser Cooling of 171Yb+ Ion in Polychromatic Light Field

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Standard methods of laser cooling 171Yb+ in a radiofrequency trap involve the use of coherent optical fields resonant to the optical transition of the 2S1/2 → 2P1/2 line, as well as a magnetic field that is used to destroy the coherent population trapping (CPT) appeared at the 2S1/2(F = 1) level. Further precision measurements with use of the clock transitions (quadrupole 2S1/2(F = 0) → 2D3/2(F = 2) and octupole 2S1/2(F = 0) → 2F7/2(F = 2)) require significant suppression and control of residual magnetic fields. In this work, we investigate in detail an alternative method of laser cooling 171Yb+ with use of polychromatic fields, which allows completely eliminate the use of a magnetic field in the ion cooling process and thus suppress Zeeman quadratic shift associated with uncontrolled residual magnetic fields.

About the authors

D. S. Krysenko

Institute of Laser Physics, Russian Academy of Sciences;Novosibirsk State University

Email: oleg.nsu@gmail.com
Novosibirsk, 630090 Russia;Novosibirsk, 630090 Russia

O. N. Prudnikov

Novosibirsk State University;Institute of Laser Physics, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: viyudin@mail.ru
Novosibirsk, 630090 Russia;Novosibirsk, 630090 Russia

References

  1. C. W. Chou, D. B. Hume, J. C. J. Koelemeij, D. J. Wineland, and T. Rosenband, Phys. Rev. Lett. 104, 070802 (2010).
  2. N. Huntemann, C. Sanner, B. Lipphardt, C. Tamm, and E. Peik, Phys. Rev. Lett. 116, 063001 (2016).
  3. Y. Huang, H. Guan, P. Liu, W. Bian, L. Ma, K. Liang, T. Li, and K. Gao, Phys. Rev. Lett. 116, 01300 (2016).
  4. M. Takamoto, I. Ushijima, N. Ohmae, T. Yahagi, K. Kokado, H. Shinkai, and H. Katori, Nat. Photonics 14, 411 (2020).
  5. G. Lion, I. Panet, P. Wolf, C. Guerlin, S. Bize, and P. Delva, J. Geodesy 91, 597 (2017).
  6. W. F. McGrew, X. Zhang X, R. J. Fasano, S. A. Schaffer, K. Beloy, D. Nicolodi, R. C. Brown, N. Hinkley, G. Milani, M. Schioppo, T. H. Yoon, and A. D. Ludlow, Nature 564, 87 (2018).
  7. R. M. Godun, P. B. R. Nisbet-Jones, J. M. Jones, S. A. King, L. A. M. Johnson, H. S. Margolis, K. Szymaniec, S. N. Lea, K. Bongs, and P. Gill, Phys. Rev. Lett. 113, 210801 (2014)
  8. N. Huntemann, B. Lipphardt, Chr. Tamm, V. Gerginov, S. Weyers, and E. Peik, Phys. Rev. Lett. 113, 210802 (2014).
  9. V. Dzuba, V. V. Flambaum, M. S. Safronova, S. G. Porsev, T. Pruttivarasin, M. A. Hohensee, and H. Ha ner, Nature Phys. 12, 465 (2016).
  10. C. Sanner, N. Huntemann, R. Lange, C. Tamm, E. Peik, M. S. Safronova, and S. G. Porsev, Nature 567, 204 (2019).
  11. L. S. Dreissen, C.-H. Yeh, H. A. Fu¨rst, K. C. Grensemann, T. E. Mehlst¨aubler, Nature Commun. 13, 7314 (2022).
  12. A. Arvanitaki, J. Huang, and K. V. Tilburg, Phys. Rev. D 91, 015015 (2015).
  13. Y. V. Stadnik and V. V. Flambaum, Phys. Rev. Lett. 115, 201301 (2015).
  14. O. N. Prudnikov, S. V. Chepurov, A. A. Lugovoy, K. M.Rumynin, S. N. Kuznetsov, A. V. Taichenachev, V. I. Yudin, and S. N. Bagayev, Quant. Electron. 47, 806 (2017).
  15. S. V. Chepurov, A. A. Lugovoy, O. N. Prudnikov, A. V. Taichenachev, and S. N. Bagayev, Quant. Electron. 49, 412 (2019).
  16. Н. В Семенин, А. С. Борисенко, И. В. Заливако, И. А. Семериков, М. Д. Аксенов, К. Ю. Хабарова, Н. Н. Колачевский, Письма в ЖЭТФ 116, 74 (2022).
  17. R. Grimm, Yu. B. Ovchinnikov, A. I. Sidorov, and V. S. Letokhov, Phys. Rev. Lett. 65, 3210 (1990).
  18. J. S¨oding, R. Grimm, Yu. B. Ovchinnikov, Ph. Bouyer, and Ch. Salomon, Phys. Rev. Lett. 78, 1420 (1997).
  19. O. N. Prudnikov, A. S. Baklanov, A. V. Taichenachev, A. M. Tumaikin, and V. I. Yudin, JETP 117, 222 (2013).
  20. O. N. Prudnikov, A. V. Taichenachev, and V. I. Yudin, Quant. Electron. 47, 438 (2017).
  21. C. Corder, B. Arnold, X. Hua, and H. Metcalf, JOSA B 32, B75 (2015).
  22. J. Dalibard and C. Cohen-Tannoudji, J. Phys. B. 18, 1661 (1985).
  23. J. Javanainen, Phys. Rev. A 44, 5857 (1991).
  24. O. N. Prudnikov, A. V. Taichenachev, A. M. Tumaikin, and V. I. Yudin, JETP 88, 433 (1999).
  25. V. K. Khersonskii, A. N. Moskalev, and D. A. Varshalovich, Quantum Theory of Angular Momentum, World Scienti c, Singapore (1988).
  26. O. N. Prudnikov, A. V. Taichenachev, A. M. Tumaikin, and V. I. Yudin, Phys. Rev. A 75, 023413 (2007).
  27. O. N. Prudnikov, R. Ya. Ilenkov, A. V. Taichenachev, A. M. Tumaikin, and V. I. Yudin, JETP 112, 939 (2011).
  28. A. V. Bezverbnyi, O. N. Prudnikov, A. V. Taichenachev, A. M. Tumaikin, and V. I. Yudin, JETP 96, 383 (2003)
  29. A. V. Bezverbnyi, O. N. Prudnikov, A. V. Taichenachev, A. V. Tumaikin, and V. I. Yudin, JETP 101, 584 (2005).
  30. A. P. Kazantsev, G. I. Surdutovich, and V. P. Yakovlev, Mechanical Action of Light on Atoms, World Scienti c (1990).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2023 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».