We report the electromagnetically induced transparency (EIT) cooling of ${}^{137}{\mathrm{Ba}}^{+}$ ions with a nuclear spin of $I=3/2$, which are a good candidate of qubits for future large-scale trapped-ion quantum computing. EIT cooling of atoms or ions with a complex ground-state level structure is challenging due to the lack of an isolated $\mathrm{\Lambda }$ system, as the population can escape from the $\mathrm{\Lambda }$ system to reduce the cooling efficiency. We overcome this issue by leveraging an EIT pumping laser to repopulate the cooling subspace, ensuring continuous and effective EIT cooling. We cool the two radial modes of a single ${}^{137}{\mathrm{Ba}}^{+}$ ion to average motional occupations of 0.08(5) and 0.15(7), respectively. Using the same laser parameters, we also cool all the ten radial modes of a five-ion chain to near their ground states. Our approach can be adapted to atomic species possessing similar level structures. It allows engineering of the EIT Fano-like spectrum, which can be useful for simultaneous cooling of modes across a wide frequency range, aiding in large-scale trapped-ion quantum information processing.

中文翻译：

---

高核自旋离子的电磁感应透明冷却


我们报告了电磁感应透明 (EIT) 冷却 ${}_{137}{\mathrm{Ba}}^{+}$ 具有核自旋的离子 $I=3/2$ ，它们是未来大规模俘获离子量子计算的量子位的良好候选者。由于缺乏隔离的电子器件，具有复杂基态能级结构的原子或离子的 EIT 冷却具有挑战性。 $\mathrm{\Lambda }$ 系统，因为人们可以逃离 $\mathrm{\Lambda }$ 系统，降低冷却效率。我们通过利用 EIT 泵浦激光器重新填充冷却子空间来克服这个问题，确保持续有效的 EIT 冷却。我们冷却单个的两个径向模式 ${}_{137}{\mathrm{Ba}}^{+}$ 平均运动职业分别为 0.08(5) 和 0.15(7)。使用相同的激光参数，我们还将五离子链的所有十个径向模式冷却到接近其基态。我们的方法可以适用于具有相似能级结构的原子种类。它允许对类似 EIT Fano 的频谱进行工程设计，这对于在宽频率范围内同时冷却模式非常有用，有助于大规模捕获离子量子信息处理。