Advertisement

Applied Physics B

, Volume 107, Issue 4, pp 913–919 | Cite as

Heating rate and electrode charging measurements in a scalable, microfabricated, surface-electrode ion trap

  • D. T. C. AllcockEmail author
  • T. P. Harty
  • H. A. Janacek
  • N. M. Linke
  • C. J. Ballance
  • A. M. Steane
  • D. M. Lucas
  • R. L. JareckiJr.
  • S. D. Habermehl
  • M. G. Blain
  • D. Stick
  • D. L. Moehring
Article

Abstract

We characterise the performance of a surface-electrode ion “chip” trap fabricated using established semiconductor integrated circuit and micro-electro-mechanical-system (MEMS) microfabrication processes, which are in principle scalable to much larger ion trap arrays, as proposed for implementing ion trap quantum information processing. We measure rf ion micromotion parallel and perpendicular to the plane of the trap electrodes, and find that on-package capacitors reduce this to ≲10 nm in amplitude. We also measure ion trapping lifetime, charging effects due to laser light incident on the trap electrodes, and the heating rate for a single trapped ion. The performance of this trap is found to be comparable with others of the same size scale.

Keywords

Secular Frequency Trap Electrode Quantum Logic Gate Areal Capacitance Ribbon Cable 
These keywords were added by machine and not by the authors. This process is experimental and the keywords may be updated as the learning algorithm improves.

Preview

Unable to display preview. Download preview PDF.

Unable to display preview. Download preview PDF.

References

  1. 1.
    D.J. Wineland, D. Leibfried, Laser Phys. Lett. 8, 175 (2011) ADSCrossRefGoogle Scholar
  2. 2.
    Q.A. Turchette, D. Kielpinski, B.E. King, D. Leibfried, D.M. Meekhof, C.J. Myatt, M.A. Rowe, C.A. Sackett, C.S. Wood, W.M. Itano, C. Monroe, D.J. Wineland, Phys. Rev. A 61, 063418 (2000) ADSCrossRefGoogle Scholar
  3. 3.
    D. Stick, K.M. Fortier, R. Haltli, C. Highstrete, D.L. Moehring, C. Tigges, M.G. Blain, Demonstration of a microfabricated surface electrode ion trap. arXiv:1008.0990v2 [physics.ins-det] (2010)
  4. 4.
    G.R. Brady, A.R. Ellis, D.L. Moehring, D. Stick, C. Highstrete, K.M. Fortier, M.G. Blain, R.A. Haltli, A.A. Cruz-Cabrera, R.D. Briggs, J.R. Wendt, T.R. Carter, S. Samora, S.A. Kemme, Appl. Phys. B, Lasers Opt. 103, 801 (2010) ADSCrossRefGoogle Scholar
  5. 5.
    D.L. Moehring, C. Highstrete, D. Stick, K.M. Fortier, R. Haltli, C. Tigges, M.G. Blain, New J. Phys. 13, 075018 (2011) ADSCrossRefGoogle Scholar
  6. 6.
    D.T.C. Allcock, J.A. Sherman, D.N. Stacey, A.H. Burrell, M.J. Curtis, G. Imreh, N.M. Linke, D.J. Szwer, S.C. Webster, A.M. Steane, D.M. Lucas, New J. Phys. 12, 053026 (2010) ADSCrossRefGoogle Scholar
  7. 7.
    D.J. Wineland, C. Monroe, W.M. Itano, D. Leibfried, B.E. King, D.M. Meekhof, J. Res. Natl. Inst. Stand. Technol. 103, 259 (1998) CrossRefGoogle Scholar
  8. 8.
    N.M. Linke, D.T.C. Allcock, D.J. Szwer, C. Ballance, T. Harty, H. Janacek, D.N. Stacey, A.M. Steane, D.M. Lucas, Background-free detection of trapped ions. Appl. Phys. B Lasers Opt. (2011, this issue). arXiv:1110.5570v1 [physics.atom-ph]
  9. 9.
    D.J. Berkeland, J.D. Miller, J.C. Bergquist, W.M. Itano, D.J. Wineland, J. Appl. Phys. 83, 5025 (1998) ADSCrossRefGoogle Scholar
  10. 10.
    J.P. Home, M.J. McDonnell, D.J. Szwer, B.C. Keitch, D.M. Lucas, D.N. Stacey, A.M. Steane, Phys. Rev. A 79, 050305 (2009) ADSCrossRefGoogle Scholar
  11. 11.
    M. Harlander, M. Brownnutt, W. Hänsel, R. Blatt, New J. Phys. 12, 093035 (2010) ADSCrossRefGoogle Scholar
  12. 12.
    M. Rageh, D.V. Morgan, A.E. Guile, J. Phys. D, Appl. Phys. 10, 2269 (1977) ADSCrossRefGoogle Scholar
  13. 13.
    J.H. Wesenberg, R.J. Epstein, D. Leibfried, R.B. Blakestad, J. Britton, J.P. Home, W.M. Itano, J.D. Jost, E. Knill, C. Langer, S. Seidelin, D.J. Wineland, Phys. Rev. A 76, 053416 (2007) ADSCrossRefGoogle Scholar
  14. 14.
    L. Deslauriers, S. Olmschenk, D. Stick, W.K. Hensinger, J. Sterk, C. Monroe, Phys. Rev. Lett. 97, 103007 (2006) ADSCrossRefGoogle Scholar
  15. 15.
    R.J. Epstein, S. Seidelin, D. Leibfried, J.H. Wesenberg, J.J. Bollinger, J.M. Amini, R.B. Blakestad, J. Britton, J.P. Home, W.M. Itano, J.D. Jost, E. Knill, C. Langer, R. Ozeri, N. Shiga, D.J. Wineland, Phys. Rev. A 76, 033411 (2007) ADSCrossRefGoogle Scholar
  16. 16.
    J. Labaziewicz, Y. Ge, P. Antohi, D. Leibrandt, K.R. Brown, I.L. Chuang, Phys. Rev. Lett. 100, 013001 (2008) ADSCrossRefGoogle Scholar
  17. 17.
    N. Daniilidis, S. Narayanan, S.A. Möller, R. Clark, T.E. Lee, P.J. Leek, A. Wallraff, S. Schulz, F. Schmidt-Kaler, H. Häffner, New J. Phys. 13, 013032 (2011) ADSCrossRefGoogle Scholar
  18. 18.
    R.B. Blakestad, Transport of trapped-ion qubits within a scalable quantum processor. PhD thesis, University of Colorado (2010) Google Scholar
  19. 19.
    R. Ozeri, W.M. Itano, R.B. Blakestad, J. Britton, J. Chiaverini, J.D. Jost, C. Langer, D. Leibfried, R. Reichle, S. Seidelin, J.H. Wesenberg, D.J. Wineland, Phys. Rev. A 75, 042329 (2007) ADSCrossRefGoogle Scholar
  20. 20.
    S.X. Wang, G.H. Low, N.S. Lachenmyer, P.F. Herskind, I.L. Chuang, Laser-induced charging of microfabricated ion traps. arXiv:1108.0092v1 [cond-mat.mtrl-sci] (2011)
  21. 21.
    J. vom Dorp, T. Erlbacher, A.J. Bauer, H. Ryssel, L. Frey, J. Vac. Sci. Technol., B Microelectron. Nanometer Struct. Process. Meas. Phenom. 29, 01AB04 (2011) CrossRefGoogle Scholar
  22. 22.
    J.M. Amini, J. Britton, D. Leibfried, D.J. Wineland, Microfabricated chip traps for ions (Wiley-VCH, New York, 2011), pp. 395–420 Google Scholar
  23. 23.
    D.R. Leibrandt, R.J. Clark, I.L. Chuang, R.J. Epstein, C. Ospelkaus, J.H. Wesenberg, J.H. Bollinger, D. Leibfried, D. Wineland, D. Stick, J. Stick, C. Monroe, C.-S. Pai, Y. Low, R. Frahm, R.E. Slusher, Quantum Inf. Comput. 9, 0901 (2009) Google Scholar
  24. 24.
    D. Kielpinski, C. Monroe, D.J. Wineland, Nature 417, 709 (2002) ADSCrossRefGoogle Scholar
  25. 25.
    A.M. Steane, Quantum Inf. Comput. 7, 171 (2007) MathSciNetzbMATHGoogle Scholar

Copyright information

© Springer-Verlag 2011

Authors and Affiliations

  • D. T. C. Allcock
    • 1
    Email author
  • T. P. Harty
    • 1
  • H. A. Janacek
    • 1
  • N. M. Linke
    • 1
  • C. J. Ballance
    • 1
  • A. M. Steane
    • 1
  • D. M. Lucas
    • 1
  • R. L. JareckiJr.
    • 2
  • S. D. Habermehl
    • 2
  • M. G. Blain
    • 2
  • D. Stick
    • 2
  • D. L. Moehring
    • 2
  1. 1.Clarendon Laboratory, Department of PhysicsUniversity of OxfordOxfordUK
  2. 2.Sandia National LaboratoriesAlbuquerqueUSA

Personalised recommendations