Charakterizace mikropohybu a jeho vliv na systematické posuvy frekvence kvadrupólového přechodu iontu vápníku zachyceného v Paulově pasti
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
A
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract
Tato práce se zabývá analýzou mikropohybu zachyceného jednomocného iontu vápníku v lineární Paulově iontové pasti a vlivem zbytkového mikropohybu na systematické posuvy frekvence hodinového přechodu vápníkového iontu. Pomocí teoretického popisu jsou obecně ukázány základní vlastnosti pohybu zachyceného iontu uvnitř lineární Paulovy iontové pasti. Zejména je kladen důraz na mikropohybovou složku celkového pohybu. Na základě výsledků numerického výpočtu elektrických polí uvnitř pasti je představen model popisující mikropohyb v axiálním směru pasti. Tento model je experimentálně porovnán s realitou. Dále je představena foton-korelační metoda detekce mikropohybu, která je následně využita k minimalizaci a odhadu míry zbytkového mikropohybu ve všech prostorových osách. Na základě dosažitelné míry zbytkového mikropohybu jsou odhadnuty systematické frekvenční posuvy způsobené tímto mikropohybem. Ukazuje se, že jsme schopni dosáhnout nejistot relativních frekvenčních posuvů souvisejících s mikropohybem pod úroveň 10^20. Očekáváme, že nejistota celkového systematického frekvenčního posuvu v důsledku pohybu iontu je v našem případě limitována tepelným pohybem.
This thesis deals with the analysis of micromotion of a single charged calcium ion trapped inside the linear Paul's ion trap and the influence of residual micromotion on the systematic frequency shifts of the clock transition of calcium ion. The fundamental properties of the motion of an ion confined within linear Paul's ion trap are shown in general using a theoretical description. The micromotion component of the overall motion is especially emphasized. A model expressing micromotion in the axial direction of the trap is introduced on the basis of the results of the numerical calculation of electric fields inside the trap. The model is compared to the reality experimentally. Then, the photon-correlation method of detection of micromotion is introduced and subsequently used to minimize and to estimate a measure of residual micromotion in all spacial directions. According to the achievable measure of residual micromotion, the systematic frequency shifts caused by this micromotion are estimated. It can be seen that we are able to reach uncertainties of the relative frequency shifts due to micromotion below 10^20. We expect that uncertainty of total motional systematic frequency shift is in our case limited by thermal motion.
This thesis deals with the analysis of micromotion of a single charged calcium ion trapped inside the linear Paul's ion trap and the influence of residual micromotion on the systematic frequency shifts of the clock transition of calcium ion. The fundamental properties of the motion of an ion confined within linear Paul's ion trap are shown in general using a theoretical description. The micromotion component of the overall motion is especially emphasized. A model expressing micromotion in the axial direction of the trap is introduced on the basis of the results of the numerical calculation of electric fields inside the trap. The model is compared to the reality experimentally. Then, the photon-correlation method of detection of micromotion is introduced and subsequently used to minimize and to estimate a measure of residual micromotion in all spacial directions. According to the achievable measure of residual micromotion, the systematic frequency shifts caused by this micromotion are estimated. It can be seen that we are able to reach uncertainties of the relative frequency shifts due to micromotion below 10^20. We expect that uncertainty of total motional systematic frequency shift is in our case limited by thermal motion.
Description
Keywords
pohybové systematické frekvenční posuvy, kvadrupólový přechod iontu vápníku, mikropohyb, minimalizace mikropohybu, detekce mikropohybu, foton-korelační metoda, lineární Paulova iontová past, motional systematic frequency shifts, quadrupole transition of calcium ion, micromotion, minimization of micromotion, detection of micromotion, photon-correlation method, linear Paul ion trap
Citation
VADLEJCH, D. Charakterizace mikropohybu a jeho vliv na systematické posuvy frekvence kvadrupólového přechodu iontu vápníku zachyceného v Paulově pasti [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2020.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Fyzikální inženýrství a nanotechnologie
Comittee
prof. RNDr. Tomáš Šikola, CSc. (předseda)
prof. RNDr. Miroslav Liška, DrSc. (místopředseda)
prof. RNDr. Bohumila Lencová, CSc. (člen)
prof. RNDr. Jiří Komrska, CSc. (člen)
prof. RNDr. Petr Dub, CSc. (člen)
prof. RNDr. Radim Chmelík, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Jiří Spousta, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Radek Kalousek, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Pavel Zemánek, Ph.D. (člen)
RNDr. Antonín Fejfar, CSc. (člen)
Date of acceptance
2020-07-14
Defence
Po otázkách oponenta bylo dále diskutováno:
Ovlivnění mikropohybu iontu přítomností dalších iontů v Paulově pasti.
Student otázku zodpověděl.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení