Decoherence-free preparation of Dicke states of trapped ions by collective stimulated Raman adiabatic passage
我们提出了一个简单的技术，用于产生任意大小的Dicke态的囚禁离子链。该方法使用两对延迟但部分重叠的激光脉冲来全局寻址整个链，以沿着多离子暗态设计集体绝热通道。我们的技术，这是一个多粒子的受激拉曼绝热通道（STIRAP）的推广，是消相干自由相对于自发发射和鲁棒性对实验参数的适度波动。此外，由于该过程非常迅速，在实际实验条件下加热的影响几乎可以忽略不计。我们预测，整体保真度的迪克状态的合成涉及十个离子共享两个激发应接近98%，目前可实现的实验参数。
2008-02-25 quant-ph
Engineering quantum pure states of a trapped cold ion beyond the Lamb-Dicke limit
基于激光与离子相互作用的条件量子动力学，我们提出了一个有效的理论方案，在不进行Lamb-Dicke近似的情况下确定性地产生单个冷离子的量子纯态.利用一系列具有选定频率、初始相位和持续时间的经典激光束，可以产生任意的量子态。作为特例，我们进一步给出了几种典型的宏观量子态，如位相态和（偶/奇）相干态的产生和近似。与以前的计划在Lamb-Dicke制度，目前的一个做得很好的任意强度之间的耦合的内部和外部的自由度的离子。这种方法的实验可实现性进行了讨论。
2004-12-17 quant-ph
Creation of arbitrary Dicke and NOON states of trapped-ion qubits by global addressing with composite pulses
我们提出了一种快速有效的技术来创建类的高度纠缠态的囚禁离子，如任意Dicke态和它们的叠加，例如NOON状态。离子在声子基态中初始化，并且用与第一运动边带共振的复合脉冲全局寻址。该技术在相对较短的时间尺度上运行，因为共振相互作用允许使用最小的激光脉冲面积。来自复合序列的单个脉冲的数量等于离子的数量，因此实现复杂性仅随着系统的大小线性增长。该方法不需要单独寻址阱中的离子，并且可以应用于Lamb-Dicke制度的内部和外部。
2013-01-01 quant-ph
Reconstructing the phonon distribution of trapped ions out of the Lamb-Dicke regime
University of Sydney（悉尼大学）；Sydney Nano Institute（悉尼纳米研究所）
针对囚禁离子声子分布重构在 Lamb-Dicke 区域外病态的问题，提出滤波器函数反演方法，利用复合脉冲设计良态滤波器，实现纯态、混合态表征及高达 n=250 的 Fock 态重构。
2026-10-16 quant-ph
Quantum computation with two-level trapped cold ions beyond Lamb-Dicke limit
我们提出了一个简单的方案，实现量子逻辑门与一串两级捕获的冷离子以外的Lamb-Dicke限制。每个离子的两个内部状态被用作一个计算量子比特（CQ），并且离子的集体振动充当信息总线，即，总线量子位（BQ）。利用广义Jaynes-Cummings模型描述的激光-离子相互作用的量子动力学，我们证明了任意一个CQ和BQ之间的量子纠缠都可以通过施加经典激光束来相干操纵。因此，通用的量子门，即一个量子比特旋转和两个量子比特控制的门，可以被精确地实现。所需的实验参数的实施，包括Lamb-Dicke（LD）参数和所施加的激光脉冲的持续时间，推导。本方案既不需要激光-离子相互作用的LD近似，也不需要辅助原子能级。
2002-05-14 quant-ph
Switchable selective interactions in a Dicke Model with Driven Biased term
在这篇文章中，我们提出了一种方法来研究具有驱动偏置项的Dicke模型中的可控量子比特-谐振腔相互作用。量子比特与谐振腔之间的相互作用会导致光谱的非线性，这种非线性在量子比特与谐振腔之间的可控相互作用中起着重要作用。为了深入了解非线性的机制，我们对哈密顿量进行了幺正变换。结果表明，变换后的汉密尔顿量的非线性取决于量子比特-谐振器耦合强度。基于频率调制方法，详细讨论了有效哈密顿量的一般形式。通过调节调制参数，可以实现动态演化的开启和关闭。利用这种可控相互作用，我们讨论了迪克态的产生和迪克态的任意叠加。我们还考虑了大量子比特数限制下的能级非线性。在热力学极限下，“磁振子”-共振腔耦合诱导了克尔型非线性，在“磁振子”方案下可以研究“磁振子”Fock态的选择性制备。
2022-03-07 quant-ph
Simplified approach to generate controlled-NOT gates with single trapped ions for arbitrary Lamb-Dicke parameters
对于某些{ \it特定}（或{ \it“魔术”}）Lamb-Dicke（LD）参数，Monroe { \it et al}表明[Phys. Rev. { \bf A 55}，R2489（1997）]，可以通过施加单载波激光脉冲来实现单个捕获离子的外部自由度和内部自由度之间的双量子比特量子操作。在这里，我们进一步表明，这样的两个量子位操作（这是相当于标准的CNOT门，只有除了某些相位因子）也可以显着很好地实现为{ \it任意}选择的LD参数。代替在先前的演示中使用的所谓的“$π$ -脉冲”，在本提议中应用的脉冲的持续时间需要被精确地设置在离子的退相干时间内。我们还提出了一种简单的方法，即只使用一个非谐振（例如，蓝边带）激光脉冲，以消除在用于产生标准CNOT门的上述两量子位操作中存在的不想要的相位因子。
2008-10-13 quant-ph
Elementary operations for quantum logic with a single trapped two-level cold ion beyond Lamb-Dicke limit
提出了一种简单的方案，用一个超过Lamb-Dicke（LD）极限的冷二能级离子实现量子门。基于由广义Jaynes-Cummings模型描述的激光-离子相互作用的量子动力学，可以引入两种基本量子操作，通过施加共振脉冲产生的裸原子态上的简单旋转，以及通过使用非共振脉冲执行的离子的内部和外部度上的联合操作。几种典型的量子门，包括Hadamard门、受控Z门和受控非门$etc.$，都可以用这些初等运算精确地实现。实验参数，包括LD参数和所施加的激光脉冲的持续时间，为这些实施方式推导出解析和数值。本方案既不需要激光-离子相互作用的LD近似，也不需要辅助原子能级。
2002-05-18 quant-ph
Analog quantum simulation of generalized Dicke models in trapped ions
提出了囚禁离子广义Dicke模型的模拟量子模拟。通过结合多个离子上的双微激光相互作用，我们可以在这些模型中产生光-物质耦合的所有机制，其中光模式被运动模式模仿。我们提出了数值模拟的三量子位迪克模型在弱场（WF）制度，其中的Jaynes-Cummings行为出现，和超强耦合（USC）制度，其中的行波近似（RWA）不能被考虑。我们还模拟了WF和USC机制下的双量子比特有偏Dicke模型以及USC机制和深强耦合机制下的双量子比特各向异性Dicke模型。数学模型和离子系统之间的一致性使我们相信，这些量子模拟可以在实验室中使用当前或不久的将来的技术来实现。该方法为囚禁离子中多自旋Dicke模型的量子模拟提供了一条途径。
2018-04-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
High-order nonlinearities in the motion of a trapped atom
研究了囚禁原子量子化运动中的多光子下转换。对于k>=3的k量子下转换，Lamb-Dicke近似导致有限相互作用时间内平均运动激发的发散，类似于非线性光学的参数近似中的情况。与Lamb-Dicke近似相比，我们发现，正确处理原子质心波函数和驱动激光波的重叠可以得到一个没有发散问题的动力学。也就是说，物质和光的波动性质是一个重要的物理性质，它不能被忽略，用于描述一个被困原子的运动动力学，即使是小的Lamb-Dicke参数。
1998-09-17 quant-ph
Dynamical phase transition in generalized Dicke model with strongly interacting trapped Rydberg ions
University of Liège（列日大学）；Indian Institute of Science Education and Research, Pune（印度科学教育与研究学院浦那分校）；University of Nottingham（诺丁汉大学）
本研究以囚禁里德堡离子的广义Dicke模型为对象，分析其平均场相图与有限系统量子动力学，揭示里德堡离子相互作用对相图及动力学的显著影响，拓展了Dicke模型相关相的探索。
2026-08-07 quant-ph
Temporal Dynamical Quantum Phase Transition in Dicke Model with Trapped Ions
University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）
利用离子阱量子模拟器研究广义Dicke模型中的时间动力学量子相变，通过测量Loschmidt回波速率函数识别时间回折点，并探讨自旋耗散的影响。
2026-06-27 quant-ph
Generalised Dicke non-equilibrium dynamics in trapped ions
我们探索被困离子作为一个设置调查非平衡相耦合到声子模式的耗散自旋的广义迪克模型。我们发现了一个丰富的动力学相图，包括超辐射状制度，动力学相共存和声子激光行为。捕获离子的一个特别的优点是，这些阶段和它们之间的转换可以通过荧光原位探测。我们证明，主要的物理见解被捕获的极小模型，并考虑实验实现与Ca+离子被困在一个线性保罗陷阱。
2013-08-06 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech quant-ph
Laser cooling trapped-ion crystal modes beyond the Lamb-Dicke regime
针对兰姆-迪克区外囚禁离子晶体的冷却问题，提出非微扰半经典方法，可准确模拟高能现象并与实验及全量子模拟对比，补充全量子模型，实现更高能标下的快速准确预测。
2024-11-27 physics.atom-ph quant-ph
Generation of a spin-squeezed state with trapped ions using a dressing field
我们提出了一种方法来产生一个自旋压缩态，这是一个对称的迪克态，与被困离子只使用全球访问。在强修整场下，离子的本征态变为对称Dicke态，M $ø$ lmer-S $ø$ rensen相互作用选择性地将其中一个耦合到初始布居的辅助态.仅使用方波脉冲就可以以高保真度产生最大自旋压缩的$\mid D_{2n}^n>$态。利用绝热技术，得到了理想的最大自旋压缩态。
2012-08-16 quant-ph
Exploring non-equilibrium phases of the generalized Dicke model with a trapped Rydberg ion quantum simulator
囚禁离子是研究量子多体现象的通用平台，特别是对于研究由声子介导的长程相互作用的情况。最近的实验表明，被困的离子平台可以通过激发高位里德堡态来增强。这引入了独立于声子结构的可控的依赖于状态的相互作用。然而，在这个新的可访问的制度中的多体物理学在很大程度上是未探索的。我们表明，这个系统授予访问广义迪克模型物理，在里德伯态离子之间的偶极相互作用大大改变集体非平衡行为。我们分析和分类新兴的动力学阶段，并确定了主机的非平衡签名，如多相共存区域和声子激光制度。此外，我们还展示了如何通过散射光子的荧光信号来检测和表征它们。因此，我们的研究突出了被困里德伯离子系统的新功能，用于创建和检测量子非平衡相。
2019-02-28 cond-mat.stat-mech quant-ph
Preparation of Dicke States in an Ion Chain
我们从理论和实验上研究了在囚禁原子离子中制备Dicke态的方法。我们考虑一个线性链的$N$离子量子比特，准备在一个特定的Fock运动状态，$|m>$。通过向$N$量子比特全局施加激光脉冲并将运动激发转换为$m$翻转自旋来去除$m$声子。该脉冲的全局性质确保$m$翻转自旋由处于与Dicke状态$\D{N}{m}$非常近似的状态的所有目标离子共享。我们数值计算的保真度限制的协议，并发现小的偏差，从理想状态的$m = 1$和$m = 2$。我们已经证明了该协议的基本特征，通过准备状态$\D{2}{1}$在两个$^{25}$镁$^+$目标离子捕获同时与$^{27}$铝$^+$辅助离子。
2009-08-31 quant-ph
Population dynamics in sideband cooling of trapped ions outside the Lamb-Dicke regime
本文给出了浅势阱中原子离子光学边带冷却的模拟结果。在这样的阱中，离子不能被多普勒冷却到接近Lamb-Dicke区域（$η^2(2n+1) \ll 1$）。在Lamb-Dicke区之外，边带冷却动力学被各种Fock态的存在所改变，在这些Fock态中冷却变得非常缓慢。在我们的潘宁阱中捕获的钙离子实现了这样的情况，因此单级冷却对于在运动基态中制备离子是低效的。对于这些系统，有必要详细研究的冷却动力学，我们表明，它是可能的，以实现有效的基态冷却的优化冷却序列。我们还提出了模拟的冷却动力学的两个离子被困在一个潘宁陷阱，其中一个额外的运动模式的存在下，需要一个复杂的冷却序列，以冷却两个轴向模式的基态同时。此外，我们还研究了潘宁阱中单个离子的边带加热。
2018-12-06 physics.atom-ph quant-ph
Quantum interference structures in trapped ion dynamics beyond the Lamb-Dicke and rotating wave approximations
本文应用波包方法研究了强激发态下的离子阱系统，既不采用旋波近似，也不采用Lamb-Dicke近似。通过这种方法，我们表明存在的限制相空间演化的状态，作为一个真正的后果之间的量子干涉波包分数。这种状态的一个特殊实例在组成子系统之间的最大纠缠和纯解纠缠之间振荡。特征交叉时间是非常迅速的，使它们适合EPR或薛定谔猫态的状态准备。在较长的时间内，这些国家的动态表现出良好的解决分数的自相关，反转和纠缠的复苏模式。
2008-05-16 physics.atom-ph quant-ph
Continuous Raman sideband cooling beyond the Lamb-Dicke Regime in a trapped ion chain
我们报告了长离子链连续拉曼边带冷却（CRSC）到超出Lamb-Dicke（LD）区域的运动基态。通过同时驱动多个边带跃迁，我们发现，几乎所有的轴向模式的24离子链冷却到基态，与LD参数一样大的$η= 1.3$，跨越4 MHz的频率带宽。与传统的基态冷却方法（如脉冲边带冷却或电磁感应透明（EIT）冷却）相比，我们的方法具有两个关键优势：对定时误差的鲁棒性;以及不受离子数量限制的超宽带宽。这种技术有助于作为一个关键的一步，大规模量子信息处理与线性离子链和更高的维度一样，可以很容易地推广到其他原子和分子系统。
2022-08-15 physics.atom-ph quant-ph
Preparation of Schrödinger cat states with cold ions in a cavity beyond the Lamb-Dicke limit
本文研究了耦合到量子化场的冷囚禁离子在高精细度腔中的动力学行为。我们用一种方法制备了离子的SC运动态。这种方法，基于酉变换的哈密顿量，允许其精确对角化，而不执行的Lamb-Dicke逼近。我们表明，有可能产生一个SC态具有相当简单的初始状态准备，例如，腔场和离子运动的真空状态。
2010-11-04 quant-ph
K-quantum Nonlinear Jaynes-Cummings Model in Two Trapped Ions
本文给出了两个囚禁离子与共振在k阶质心模红边带的激光相互作用的k量子非线性Jaynes-Cummings模型。精确的解析解表明存在量子坍缩和两个原子占据的恢复。
2001-06-12 quant-ph
Manipulating motional states by selective vibronic interaction in two trapped ions
我们提出了一个选择性的振动相互作用操纵运动状态在两个被困的离子，作用于一个先前选择的振动子空间和分散在所有其他的共振。这样做是考虑到离子激光单独寻址的技术限制。我们讨论了离子集体运动自由度中Fock态的产生和纠缠，以及其他应用。
2000-05-02 quant-ph
Rotational spectroscopy of cold, trapped molecular ions in the Lamb-Dicke regime
被囚禁离子的交感冷却已经被确立为一种用于操纵非激光冷却离子的强大技术（Raizen 1992，Waki 1992，Bowe 1999，Barrett 2003）。对于分子离子，它承诺大大提高光谱分辨率和准确性。然而，到目前为止，这一潜力仍未得到开发，由于即使在最低可实现的平移温度下，离子簇中也存在残余多普勒展宽，因此实现的最佳分辨率在分数上并不优于$5\times10^{-8}$（Bressel 2012）。在这里，我们介绍了一个通用的和可访问的方法，使多普勒自由旋转光谱。它利用了分子离子在线性四极阱中被捕获和结晶时的强径向空间限制，为旋转跃迁提供了Lamb-Dicke机制。我们实现了$1\times10^{-9}$分数和$1.3~\textrm{kHz}$绝对，$50$和近$3\times10^{3}$，分别比其他方法的改进的线宽。系统不确定度为$2.5\times10^{-10}$。作为一个应用程序，我们展示了最精确的测试$\textit{ab initio}$分子理论和最精确的（$1.3~\textrm{PPB}$）光谱测定的质子质量。这些结果代表了激光冷却原子离子团簇的无多普勒微波光谱学（Berkeland 1998）向更高光谱频率和分子的长期延伸。这种方法可以对分子进行大范围的高精度测量，包括旋转和振动跃迁。
2018-02-09 physics.atom-ph quant-ph
Pulsed force sequences for fast phase-insensitive quantum gates in trapped ions
我们展示了如何创建任意速度之间的被困离子的量子门，使用激光行走波，与完全不敏感的光学相位漂移，只需要冷却到兰姆-迪克制度。我们提出的脉冲序列，满足要求，很容易在实验室中产生。
2013-12-19 quant-ph
Selective interactions in trapped ions: state reconstruction and quantum logic
我们提出了在囚禁离子中实现原子运动子空间的选择性相互作用。这些相互作用在选定的子空间内产生共振交换，使其他子空间处于高度分散状态。选择性使我们能够从一系列初始态中产生高纯度的运动Fock态（和其他非经典态），并且当选择基态时，它成为一种非传统的冷却机制。单个的数态分布可以被区别地测量，运动的维格纳函数也是如此。此外，一个协议实现量子逻辑通过一个适当的控制选择子空间。
2003-10-01 quant-ph
Extended JC-Dicke model for a two-component atomic BEC inside a cavity
本文研究了一个被囚禁的两组分原子玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC），其中每个原子有三个能级，分别与一个光腔场、一个外经典光场和一个微波场耦合，形成所谓的$Δ$型结构.在消隐原子激发态后，在行波近似下导出了扩展的JC Dicke模型。在平均场方法的框架下，研究了该模型哈密顿量的标度基态能量和相图。揭示了微波场幅值改变符号时，一种新的相变。
2010-02-25 quant-ph
Non-equilibrium properties of trapped ions under sudden application of a laser
利用经典激光场对囚禁离子进行相干量子态操纵是现代量子技术的标志。在这项工作中，我们研究的工作统计和不可逆性方面的一个单一的捕获离子由于突然相互作用的冲击激光。这显然是一个非平衡过程，其中通过激光照射离子来做功。从明确的工作分布的第一时刻的评价，我们进行了仔细的分析，量化的非平衡滞后的不可逆性。这里所采用的处理不限于兰姆-迪克极限，这使我们能够研究非线性和不可逆性之间的相互作用。我们表明，在这些多量子或边带制度，Lamb-Dicke参数的变化导致的不可逆性指标的非单调行为。反直觉地，我们发现一个工作点，其中非线性有助于可逆性，使突然淬火的哈密顿量更接近什么会得到准静态和等温。
2016-07-08 quant-ph
Strong-coupling quantum logic of trapped ions
基本上所有已知的量子门都依赖于弱耦合近似，导致线性动力学。与明确的例子被困的离子，我们展示了如何高保真度量子门可以实现这样的近似之外，我们推导出易于实现的驱动领域，以实现门极高的结晶度离子以及以外的兰姆-迪克制度与动态温度仅多普勒冷却实现。
2020-03-26 quant-ph
Fast Cooling of Trapped Ion in Strong Sideband Coupling Regime
在具有Lamb-Dicke参数$η\ll1$的Lamb-Dicke区中的被俘获离子可以使用边带冷却被冷却到其运动基态。标准边带冷却在弱边带耦合极限下工作，其中边带耦合强度与内部激发态的自然线宽$γ$相比较小，冷却速率远小于$γ$。在这里，我们考虑强边带耦合机制中的冷却方案，其中边带耦合强度与$γ$相当或甚至更大。我们推导出的冷却速率和平均占领的运动稳态在这个政权的基础上，我们表明，可以达到一个冷却速率是成比例的$γ$的解析表达式，而在同一时间的稳态占领增加的校正项成比例的$η^{2}$相比，弱边带耦合限制。我们证明了与数值模拟，我们的解析表达式忠实地恢复在强边带耦合制度的确切动态。
2020-11-19 quant-ph
Robust and optimal laser cooling of trapped ions
我们提出了一种适用于囚禁原子和离子的快速激光冷却方案。基于量子干涉，由一个特殊的激光配置产生的，它是能够迅速冷却系统，使最终的声子占据消失到零阶的Lamb-Dicke参数，与现有的冷却计划。此外，它在波动的激光强度和频率的条件下是鲁棒的，从而使其成为实验应用的可行候选者。
2009-07-31 quant-ph
Further quantum-gate methods using selective displacement of trapped ions
我们考虑利用离子的状态选择性位移来设计囚禁离子的量子门。我们推广以前的工作，以治疗任意分离的陷阱。这需要估计库仑相互作用引起的非谐性的影响。我们表明，它的影响总是足够小，允许高保真度。特别地，该方法可以应用于同一阱中的两个离子。我们还表明，非相邻离子之间的门，因此Toffoli（三量子位控制非）门，可以实现。我们讨论了如何将该门应用于编码在无消相干子空间中的逻辑量子比特。|01>，|10>}，其中每对离子存储单个量子位。我们还建议替代自旋回波方法，以抑制不必要的条款的演变。
2004-02-06 quant-ph
Tavis-Cummings model and collective multi-qubit entanglement in trapped ions
我们提出了一种方法来产生集体多量子比特纠缠通过全局寻址的离子链以下的Tavis-Cummings模型的指导方针，其中几个量子比特耦合到一个集体运动模式。我们表明，一个广泛的家庭的Dicke状态和辐照状态可以产生由单一的全球激光脉冲，unitarily或帮助适当的后选择技术。
2007-01-26 quant-ph
Exploring adiabatic quantum dynamics of the Dicke model in a trapped ion quantum simulator
我们使用一个自组装的二维库仑晶体的$\sim 70$离子在存在一个外部的横向场工程师的量子模拟器的迪克哈密顿量。该哈密顿量具有自旋和玻色子自由度，它们分别由每个离子中的两个超精细态和晶体的质心运动模式编码。迪克模型的特点是量子临界点分离两个不同的阶段：超辐射（铁磁）和正常（顺磁）阶段。我们实验探索的协议，旨在化学制备超辐射基态，自旋玻色子猫态与宏观声子占领，这是非常适合于增强计量学和量子信息处理。我们从正常阶段开始，所有的自旋沿着一个大的横向场排列，并按照各种协议斜降穿过临界点的场。我们测量的自旋可观测量，无论是在实验中，并在我们的模拟，以表征系统的状态在斜坡结束。我们发现，在目前的操作条件下，一个最佳设计的斜坡是不足以实现显着的保真度与超辐射基态。然而，我们的理论研究表明，轻微的修改实验参数，以及适度减少退相干率和热噪声可以增加猫态保真度$\sim 75\%$的$N \sim 20$自旋。我们的研究结果开辟了一条道路，使用大合奏的囚禁离子作为强大的量子传感器和量子计算机。
2017-12-17 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
A proposal for a scalable universal bosonic simulator using individually trapped ions
我们描述了一种可能的架构，实现一个通用的玻色子模拟器（UBS）使用捕获的离子。单个离子被限制在单独的陷阱中，它们的运动状态代表玻色子模式。单模线性算子，非线性相移，线性分束器可以通过精确控制的陷阱势实现。玻色子模拟中的所有过程，除了初始化和读出之外，都可以在Lamb-Dicke区域之外进行。我们的建议的方面也可以应用到分裂的一对离子在一个单一的陷阱。
2012-05-08 quant-ph
Cold Trapped Ions as Quantum Information Processors
在本教程中，我们将回顾使用冷捕获离子系统的量子计算的物理实现。我们系统地讨论了使执行成为可能的所有方面。首先讨论了线性Paul阱中原子离子的加载和囚禁，然后描述了囚禁离子的集体振动运动。此外，我们讨论了离子与激光束的相互作用。我们处理的相互作用中的行波和驻波配置的偶极和四极跃迁。本文综述了与囚禁离子有关的各种激光冷却技术。我们解决多普勒冷却，边带冷却和超过Lamb-Dicke限制，交感冷却和激光冷却使用电磁感应透明。然后讨论了用电子搁置法进行状态检测的问题。然后介绍了量子门。我们介绍了单量子比特旋转、双量子比特受控非门和多量子比特受控非门。我们还评论了更先进的多量子位逻辑门。我们描述了如何量子逻辑网络可用于合成任意纯量子态。最后，我们讨论了量子门的速度，并给出了一些数值估计。非共振跃迁动力学的讨论与弱耦合区和Lamb-Dicke区的定性估计有关，见附录。
2001-12-07 quant-ph
Universal quantum computation with two-level trapped ions
虽然离子阱量子计算的最初提议利用辅助内部能级来执行离子之间的逻辑，但原则上这种资源并不是必需的。相反，可以直接使用边带激光脉冲来执行这样的操作，以任意（足够小的）Lamb-Dicke参数操作。我们探索这种技术的潜力，展示了如何执行离子的内部状态和集体运动状态之间的逻辑运算，并给出了明确的结构，离子之间的受控非门。
2000-08-14 quant-ph
Nonlinear Quantum Rabi Model in Trapped Ions
我们研究了远离Lamb-Dicke区的囚禁离子模型的非线性动力学。这种非线性引起边带冷却阻塞，阻止量子信息沿着Jaynes-Cummings模型和量子拉比模型的希尔伯特空间传播。我们比较了线性和非线性的情况下，这些模型在超强和深强耦合制度。此外，我们提出了一个方案，模拟非线性量子拉比模型在所有的耦合制度。这可以通过非共振非线性红边带和蓝边带相互作用来实现，从而产生作为动态量子滤波器的应用。
2018-05-18 quant-ph
Measure of phonon-number moments and motional quadratures through infinitesimal-time probing of trapped ions
提出了一种获得声子数矩和广义非线性和线性求积在囚禁离子的运动（特别是位置和动量）的信息的方法，有效的内部和外部的Lamb-Dicke制度。它是基于测量的第一时间衍生物的电子种群，在运动探针相互作用时间t=0评估。与其他状态重建建议相比，基于测量拉比振荡或色散相互作用，本方案可以在无限小的短运动探测相互作用时间内共振地进行，从而对退相干过程不敏感。
2006-01-10 quant-ph
Spectral collapse via two-phonon interactions in trapped ions
到目前为止，双光子过程仅被认为是由光-物质相互作用的频率匹配的二阶展开引起的，因此耦合强度很小。然而，当这种耦合值变得与系统特征频率相当时，会出现各种新的物理现象。在这里，我们提出了一个现实的实现双光子量子拉比和迪克模型在囚禁离子技术。在这种情况下，有效的双声子过程可以在所有相关的参数制度进行探索。特别是，我们表明，在双色激光驱动下的离子链表现出丰富的动力学和高度违反直觉的光谱特征，如相互作用引起的光谱塌陷。
2015-09-15 quant-ph
Reliable teleportation in trapped ions
我们研究了一种方法，用于实现一个可靠的隐形传态协议（理论上，100%的成功率）的内部状态被困离子。量子信道（四个贝尔态中的任何一个）的产生可以在尊重对个体寻址的技术限制并且不要求Lamb-Dicke机制的情况下进行。一个适当的贝尔分析仪，转换成一个完全解开的贝尔基酉，被认为是。研究了隐形传态过程的可能误差来源和保真度估计。最后，我们讨论了实验问题，提出了一个方案，本计划可以实施。
2000-09-11 quant-ph
Scalable quantum search using trapped ions
我们提出了一个可扩展的实现Grover的量子搜索算法的离子捕获量子信息处理器。利用简单的绝热方法将系统初始化为纠缠Dicke态。反转约平均和预言运营商采取的形式，单一的非共振激光脉冲，寻址，分别，所有和一半的离子在陷阱。这是通过利用捕获离子线性晶体的物理对称性而实现的。该算法的物理实现代表了一个戏剧性的简化：每个逻辑迭代（预言和平均值的反演）只需要两个物理交互步骤，与以前的方法所需的大量级联门相反。这不仅便于实现，而且提高了算法的整体保真度。
2010-02-17 quant-ph
Enhancing Quantum Entanglement Through Parametric Control of Atom-Cavity States
本文研究了电磁腔中两能级原子的Dicke态，发现在场能量远大于原子能级劈裂时，通过精确调节参数可选择并产生纯Dicke态，为量子工程与量子信息理论提供了重要应用。
2024-07-31 quant-ph
Engineering steady entanglement for trapped ions at finite temperature by dissipation
本文提出了一种耗散的方法来制备两个囚禁离子在Lamb-Dicke极限下的最大纠缠态。通过用频率与离子跃迁共振的单色驻波激光脉冲和耦合到基态跃迁的微波场来处理被囚禁的离子系统，我们获得了两个粒子之间的有效耦合，这与声子数起伏无关。同时，利用辅助激光场将囚禁离子的亚稳态抽运到短寿命离子态，实现了囚禁离子的可控自发发射。将幺正过程与工程耗散相结合，可以产生一个确定的Bell态，而与系统的初始状态无关。此外，我们的结果表明，CHSH不等式可以违反广泛的退相干参数，即使在有限的温度。
2022-07-13 quant-ph
High Fidelity Quantum Gates for Trapped Ions under Micromotion
二维或三维Paul陷阱可以限制大量的离子形成Wigner晶体，这将为可扩展的量子计算提供理想的架构，除了微动，微动被广泛认为是高保真量子门的杀手。令人惊讶的是，在这里，我们表明，微动是不是一个障碍，在所有的高保真度量子门的设计，即使微动的幅度是显着超出了兰姆-迪克条件的要求。通过精确求解量子Mathieu方程，以四极Paul阱中的两个离子为例，说明了微动条件下门的设计原理。提出的微动量子门可以推广到多离子情况，为可扩展的囚禁离子量子计算开辟了新的途径。
2014-03-29 quant-ph
Dicke-Ising quantum battery of an ion chain driven by a mechanical oscillator
本文提出在机械振子驱动的囚禁离子链上实现量子电池，揭示反旋波项对充电能量、ergotropy和量子相变的关键影响，并分析充电过程对离子间距的幂律依赖。
2025-07-07 quant-ph
Electrodynamically trapped Yb+ ions for quantum information processing
高效率，几乎确定性，和同位素选择性产生的Yb $^+$离子的1-和2-色光电离证明。研究了\ybodd超精细态的态制备和态选择性检测，以优化制备态的纯度和检测过程的时间优化。本文报道了线性激光冷却Yb $^+$离子晶体的实验结果。结合了不同的离子阱实验的特征，同时通过使用相对简单的实验装置减少了可能的误差源的数量。这开辟了一条新的途径，对量子态操纵个别被困离子，特别是可扩展的量子计算。
2006-02-03 quant-ph
Fast multi-qubit global-entangling gates without individual addressing of trapped ions
提出并研究了在囚禁离子系统中加速纠缠操作的方法。首先，我们找到了一个方案，可以提高两量子比特门的速度，而不受陷阱频率的限制，这被认为是基本的限制。其次，我们研究了同时纠缠两个以上量子比特的快速门方案。我们采用在激光束上施加多个频率分量的方法进行门操作。特别地，为了避免从耦合到载流子跃迁的无限项，我们在这里集中于相位不敏感门方案。我们仔细研究了超过Lamb-Dicke近似极限的运动模的大激发的影响，包括Lamb-Dicke参数的二阶项。我们研究了没有单独寻址要求的多量子比特全局纠缠门的速度极限。此外，我们的门可以不敏感的初始运动相位的波动，这是很难稳定的相位不敏感的门计划。
2022-06-17 physics.atom-ph quant-ph
Fast quantum gates for cold trapped ions
我们提出了一种替代方案，用于产生激光冷却的囚禁离子之间的2-qubit量子门相互作用。该方案是基于交流斯塔克位移（光移）引起的激光共振的离子跃迁频率。在{ \it特定}激光强度下，离子能级的移动允许涉及运动量子交换的跃迁的共振激发。我们比较该计划的性能相对于相关的离子阱的建议，并发现，对于实验实现使用行波辐射和工作在兰姆-迪克制度，在门开关率的一个数量级的改善是可能的。
2000-04-25 quant-ph
Robust control of quantized motional states of a chain of trapped ions by collective adiabatic passage
本文提出了一种在囚禁离子链中产生振动Fock态的简单方法。该方法是快速和易于实施，因为只有一个单一的啁啾激光脉冲，同时解决所有的离子，是必需的。此外，由于该方法使用集体绝热通道，可以容忍激光脉冲的强度或频率的显著波动，并且该技术即使在Lamb-Dicke区域的边界上也表现良好。我们还演示了如何扩展这种技术，以创建非经典叠加态的离子的集体运动和Greenberger-Horne-Zeilinger状态的内部状态。由于只需要一个激光脉冲，在实际实验条件下产生的热效应小得可以忽略不计。
2008-05-09 quant-ph
Jaynes-Cummings Model Dynamics in Two Trapped Ions
在Lamb-Dicke机制下，在旋波近似下，两个囚禁离子与谐振于质心模第一红边带的激光相互作用的动力学行为可用Jaynes-Cummings模型描述。给出了这类Jaynes-Cummings模型的精确解析解。结果表明，在两种不同的初始条件下，双原子占据的量子坍缩和量子回复以及质心模振动运动的压缩都存在。在这两种情况下质心模的最大动量压缩分别为42.4%和43.8%。在第一类初始条件下，相干态可以保持较长的时间;在第二类初始条件下，当初始平均数很小时，得到了相干态的具体形式。
2001-06-05 quant-ph
Adiabatic Sensing Technique for Optimal Temperature Estimation using Trapped Ions
我们提出了一个绝热的方法，最佳声子温度估计使用囚禁离子，可以操作超出Lamb-Dicke制度。量子传感技术依赖于声子模式的随时间变化的红边带跃迁，通常由非线性Jaynes-Cummings模型描述。我们的传感技术的一个独特的特点是，声子的热分布的相关信息可以转移到集体自旋自由度。我们表明，每个热态概率是示意性地映射到各自的集体自旋激发配置，因此，温度估计进行简单地通过在绝热过渡结束时进行自旋相关的激光荧光测量。我们用Fisher信息描述了温度不确定性，并证明了在热平衡时，态投影测量饱和了量子振子的基本量子Cramér-Rao界.
2020-12-16 quant-ph
Analogue quantum simulation of superradiance and subradiance in trapped-ions
讨论了一种利用N个量子比特离子和一个共振冷却离子的线性链对超辐射和亚辐射进行模拟量子模拟的方案。我们开发了一个简单的分析模型，表明量子比特子空间的动力学收敛到那些云进行迪克超辐射和亚辐射。我们提供了完整的离子链的数值模拟，并表明，他们收敛到我们的分析模型预测的动力学没有拟合参数。我们还绘制出达到这种收敛所需的参数制度。
2019-11-22 physics.atom-ph quant-ph
Rotation sensing with trapped ions
我们提出了一个协议，通过物质波Sagnac干涉术使用捕获的离子来测量旋转。该陷阱允许干涉仪通过Sagnac几何形状中的重复往返在紧凑的装置中封闭大面积。我们展示了如何使用均匀的磁场在大的动态范围内关闭干涉仪的旋转速度和测量带宽，而不会失去对比度。由于这种技术不需要将离子限制在Lamb-Dicke区域，因此具有许多声子的热态应该足以用于操作。
2016-09-02 physics.atom-ph quant-ph
