Quantum-state synthesis of multi-mode bosonic fields: Preparation of arbitrary states of 2-D vibrational motion of trapped ions
我们提出了一个有效的确定性制备任意双模玻色子态的通用算法。特别地，我们详细讨论了通过一系列激光受激拉曼跃迁制备囚禁离子的二维振动纠缠态。我们的形式可以推广到多模玻色子场。我们研究我们的算法相对于技术噪声的稳定性。
1998-04-24 quant-ph
Synthetic Gauge Fields for Vibrational Excitations of Trapped ions
微阱阵列中离子集合的振动可以用跳跃声子来描述。我们从理论上表明，振动耦合可以通过使用梯度的微陷阱频率，连同周期性的驱动的捕获电位。这些成分使我们能够在振动激发上诱导出有效的规范场，这样声子就能模仿带电粒子在磁场中的行为。特别是，微陷阱阵列非常适合实现著名的Aharonov-Bohm效应，并观察典型的量子霍尔样品和拓扑绝缘体的典范边缘状态。
2011-11-12 quant-ph
Quantum computation over the vibrational modes of a single trapped ion
本研究利用单个被困离子系统中的量子操作，探索连续变量量子计算中的状态制备应用，依托其长相干时间与精确量子比特控制的优势。
2024-12-19 quant-ph
Floquet-engineered vibrational dynamics in a two-dimensional array of trapped ions
我们展示了Floquet工程在一个基本的但可扩展的2D架构的单独捕获和控制的离子。失谐俘获势的局部参数调制控制了长程离子间耦合的强度和运动态的相关Peierls相位。在我们的原理证明中，我们初始化大相干态并调整调制参数来控制声子流的轨迹，方向和干扰。我们的发现为未来基于Floquet的捕获离子量子模拟器开辟了一条新的途径，目标是相关的拓扑现象和动态规范场。
2019-07-15 quant-ph
Quantum synthesis of 3D vibrational states of trapped ions
介绍了一种确定性制备任意三模玻色态的通用算法。特别地，我们考虑制备纠缠量子态的振动运动的离子被限制在一个3D的陷阱势。在适当的激光受激拉曼跃迁序列之后建立目标状态。算法的稳定性相对于技术噪声进行了讨论，并研究了输出相对于目标状态的距离（保真度）。
1998-07-30 quant-ph
Teleportation with trapped ions in a magnetic field gradient
利用离子间库仑相互作用产生的伊辛项和磁场梯度，实现了囚禁离子的安全隐形传态。通过与最近实现的囚禁离子隐形传态实验的比较，说明了该方案的可行性和优越性。
2005-07-08 quant-ph
Vibrational Decoherence in Ion-Trap Quantum Computers
退相干研究的一个有吸引力的建议，实际实现的量子计算机的基础上捕获的离子。重点讨论了离子振动引起的退相干，并与离子激发态的自发发射引起的退相干进行了比较。利用振动激发和离子内电子激发在时间尺度上的巨大差异，使计算变得易于处理。由于后者快了几个数量级，因此使用绝热近似将它们积分出来，并找到离子的电子态演化为不存在振动耦合时的包含概率P（t），以及离子演化为任何状态的概率。退相干时间是在零温度和任何数量的离子N在计算机中找到的。比较与自发发射退相干，并讨论了陷阱电压和其他参数应如何缩放与N的影响。
1998-03-25 quant-ph
Quantum dynamics of cold trapped ions, with application to quantum computation
讨论了激光与冷阱离子相互作用的理论，因为它涉及到Cirac-Zoller量子计算机的设计。计算了囚禁离子的平均位置、离子振荡的本征值和本征模、离子的允许和禁戒内跃迁的Rabi频率的大小以及所需哈密顿量的有效性判据。还提供了各种离子种类的能级数据。
1997-02-27 quant-ph
Coherently manipulating cold ions in separated traps by their vibrational couplings
最近的实验[K. R. Brown等人，Nature 471，196（2011）;和M. Harlander等人，Nature 471，200（2011）]已经证明了对单独限制在分离的离子阱中的两个离子的外部振动的相干操纵。利用这些最近开发的技术，我们在这里提出了一种实现相干操作的方法，例如，通用的量子门，在分离的离子阱量子比特之间，由被捕获离子的两个内部原子状态编码。我们的建议超出了通常的Lamb-Dicke限制，并可以应用到可扩展的离子阱耦合的振动。
2011-06-20 quant-ph
Generation and stabilization of entangled coherent states for the vibrational modes of a trapped ion
提出了一种制备二维各向异性阱中离子运动纠缠相干态的方案。在该方案中，离子被四束激光沿着离子阱平面内的不同方向驱动，导致载流子激发和内外自由度之间的耦合。当振动模的总量子数初始具有确定的宇称时，幺正动力学和自发发射之间的竞争将迫使系统演化到一个稳定态，此时振动模处于双模猫态.我们证明了该方法可以推广到实现三维各向异性阱中离子三个振动模的纠缠相干态。
2019-05-12 quant-ph
Realization of nonlinear oscillators with a trapped ion
本文研究了二维阱势中具有量子化质心运动的囚禁离子。在外加激光场作用下，两个正交振动模的有效（非）线性耦合可以通过受激喇曼跃迁建立。可以产生非经典振动态，如压缩态或双模纠缠态（薛定谔猫态）。当振动模与内能能级纠缠时，可以制备出Greenberger-Horne-Zeilinger（GHZ）态。
1997-05-21 quant-ph
A quantum phase gate implementation for trapped ions in thermal motion
提出了一种利用单驻波激光脉冲实现热运动囚禁离子量子控制相位门的新方案。该方案不采用旋转波近似，而是利用算子的反旋转项。我们还证明了同样的方案可以用来产生最大纠缠态的$N$囚禁离子由一个单一的激光脉冲。
2002-04-30 quant-ph
High fidelity quantum gates of trapped ions mediated by a dissipative bus mode
我们描述了在耗散总线模式下囚禁离子的纠缠量子门的最佳实现。通过适当成形的控制脉冲，可以在保持介导的相互作用的同时显著降低离子-声子纠缠。
2016-10-26 quant-ph
Quantum computation with trapped ions in strongly detuned optical cavity
提出了一种实现光腔中两个$Λ$离子量子相位门的方案。结果表明，在强失谐光腔中，通过对单个离子进行激光寻址，可以实现量子相位门。进一步证明了通过引入辅助基态可以实现几何量子相位门。
2001-12-10 quant-ph
Quantum Zeno Effect in Trapped Ions
在囚禁离子的背景下，一个“连续测量”的量子芝诺效应（QZE）的预测。我们描述的物理系统，并研究其确切的时间演化显示芝诺现象的出现。提出了振荡系统中QZE发生的新指标，并进行了仔细的讨论。
2001-02-26 quant-ph
Evaluating states in trapped ions with local correlation between internal and motional degrees of freedom
我们提出并证明了一个可扩展的计划，同时确定内部和运动状态的单网站分辨率被困离子。将该方案应用于研究囚禁离子的Jaynes-Cummings哈伯德模型中的极化激子激发，其中离子的内部态和运动态是强关联的。我们观察量子相变的极化激子激发在两个离子直接评估其方差每个离子网站。我们的工作为极化激子系统的大规模量子模拟建立了必要的技术方法。
2021-05-11 quant-ph
Wiring up trapped ions to study aspects of quantum information
人们对开发传输量子信息的方法有很大兴趣。我们讨论了一种通过导线在两个囚禁离子之间传递量子信息的方法。捕获离子的运动在捕获电极中感应振荡电荷。通过将该电流发送到附近的第二个阱的电极，两个阱中的离子的运动被耦合。我们调查静电的设置，其中两个单独捕获的离子通过电浮线耦合。我们还讨论了实验问题，包括退相干的可能来源。
2009-03-23 quant-ph
Error-resistant Single Qubit Gates with Trapped Ions
相干操作构成的单和多量子位量子门与捕获离子的实施证明，对实验参数和固有的不确定性的系统参数的变化是强大的。特别是，使用最优控制理论开发的脉冲被证明是第一次与被困离子。它们的性能作为误差参数的函数进行了系统的研究和比较复合脉冲。
2006-12-13 quant-ph
Entanglement and Tunable Spin-Spin Couplings Between Trapped Ions Using Multiple Transverse Modes
我们证明了可调自旋自旋耦合被困原子离子之间，介导的激光力的多个横向集体运动模式。在Yb离子基态超精细时钟态中存储的量子比特之间实现了$σ_x σ_x$型伊辛相互作用。我们展示了纠缠门和定制的自旋自旋耦合与两个和三个被困离子。紧密间隔的横模的使用提供了与量子计算相关的一类新的相互作用，并且利用单晶中的大量离子进行模拟。
2009-05-02 quant-ph
Feasibility of a quantum memory for continuous variables based on trapped ions
我们建议使用大量的冷囚禁离子云作为量子光学和量子信息实验的介质。相反，最近实现的量子比特操纵的基础上，一个小数目的捕获和冷却的离子，我们研究的情况下，陷阱包含一个宏观数量的离子。我们特别考虑的实现的量子信息存储在连续变量的量子存储器，并研究了相关的物理参数对系统的预期性能的影响。
2006-07-08 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
An efficient scheme for the deterministic maximal entanglement of N trapped ions
提出了一种制备N个二能级囚禁离子最大纠缠态的方法。该方法是确定性的，并且与阱中的离子数量无关。它涉及到一个受控的非同时作用于所有的离子通过分散的相互作用。我们探讨了我们的高精度频率标准的计划的潜在应用。
1998-11-10 quant-ph
Quantum invariant-based control of interacting trapped ions
基于不变量的逆向工程是一种优雅的量子控制方法，具有相应的实验实现，其执行量子信息处理中的应用任务，例如穿梭捕获的离子。我们建立在最近的工作，广义不变量为基础的逆向工程控制两个耦合谐振子在任何数量的空间维度。这可以用来执行实验相关的任务，如分离的捕获的离子，这是数值证明，实现超过96%的转移的结晶度，以及低motional数激发。
2021-12-27 quant-ph
Entanglement in the dispersive interaction of trapped ions with a quantized field
在色散区研究了囚禁离子与腔场之间的模模纠缠。我们展示了如何一个简单的高斯相干态和postselection的初始准备可以用来产生运动的非局部介观态（NLMS）涉及在不同的陷阱中的离子。我们还研究了N阱离子团簇的动态斯塔克位移引起的纠缠。在这种情况下，所有的纠缠都是由于斯塔克位移对离子运动状态的依赖性，表现为每个离子和场之间的交叉克尔相互作用。
2007-04-18 quant-ph
Quantum gates with "hot" trapped ions
我们提出了一个方案，执行一个基本的两个量子比特门之间的两个被困离子使用原子干涉的想法。与J. I. Cirac和P.Zoller，Phys.Rev.Lett. 74，4091（1995），它不需要激光冷却到运动基态。
1997-12-04 quant-ph
Individual addressing of trapped ions and coupling of motional and spin states using rf radiation
在静态磁场梯度的存在下，使用射频辐射在频率空间中处理单个电动捕获和激光冷却的离子。此外，运动和自旋状态之间的相互作用，由射频场诱导的表现采用射频光学双共振光谱。这是实现一个新的概念，实现量子模拟和量子计算与捕获离子的两个重要的实验步骤。
2009-02-23 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
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
Quantum communication between trapped ions through a dissipative environment
研究了两个囚禁离子与一维库仑晶体轴向声子模的耦合。这个系统在形式上等价于“双自旋玻色子”模型。我们提出了一种在无退相干子空间内动态产生两个离子最大纠缠态的方案。在这里，被捕获离子的声子环境，无论其温度和模式的数量如何，都充当纠缠总线。单重态的有效产生可以用来进行短程量子通信，这对于构建大规模量子计算机是必不可少的。
2008-05-23 quant-ph
Test of Causal Non-Linear Quantum Mechanics by Ramsey Interferometry on the Vibrational Mode of a Trapped Ion
针对因果非线性量子力学难以通过常规光谱学检验的问题，利用谐势阱中$^{40}$Ca$^+$离子振动模式的叠加态，通过Ramsey干涉测量对因果非线性扰动的无量纲标度因子设定了严格上限。
2022-06-26 quant-ph
Physical implementation of holonomic quantum computation in decoherence-free subspaces with trapped ions
提出了一种在无退相干子空间中实现完整量子计算的可行方案。通过在指定离子上施加适当的双色激光场，我们能够利用编码DFS中的完整性方案构造两个不可交换的单量子比特门和一个受控相位门。
2006-08-08 quant-ph
Linear Mode-Mixing of Phonons with Trapped Ions
我们提出了一种方法来操纵正常模式的囚禁离子链使用只有两个激光器。实验上已经证明被捕获离子的线性链是高度可控的量子系统，具有用于制备、演化和读出的各种精细技术，然而，通常对于量子信息处理应用，人们感兴趣的是使用离子的内部能级作为计算基础。我们分析的情况下，运动的自由度的离子是感兴趣的量子系统，并利用内部水平，以促进相互作用。特别是，我们专注于模式混合的声子在不同的正常模式模拟量子光学等效的分束器的分析。
2016-10-16 quant-ph
Conditional Spin Resonance with Trapped Ions
当施加静态磁场时，电动势阱中不同离子的内部状态耦合-类似于用于NMR的分子中的自旋-自旋耦合。这种自旋-自旋相互作用可以用于例如使用NMR方法在离子阱中实现量子逻辑操作。捕获离子的集合可以被视为具有可调耦合常数的$N$ -量子位分子。
2001-11-29 quant-ph
Simulation of Jahn-Teller-Dicke Magnetic Structural Phase Transition with Trapped Ions
本文从理论上研究了囚禁离子系统中的集体E $\otimes$ e Jahn-Teller-Dicke畸变。我们的重点是在无限范围内的相互作用，其中有效自旋系综与两个集体振动模式与U（1）对称耦合的限制。我们的模型是完全可解的结晶极限，它是适合于解决一个中等数量的离子的精确数值对角化。我们发现，被困离子是理想的适合研究出现的连续对称性和磁结构相变在介观系统的自发对称性破缺。
2012-07-02 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
An efficient single-step scheme for manipulating quantum information of two trapped ions beyond the Lamb-Dicke limit
基于两离子系统的精确条件量子动力学，提出了一种利用一对同步激光脉冲相干操纵两个冷离子的量子信息的有效的{ \it single-step}方案.既不需要辅助原子能级，也不需要Lamb-Dicke近似。
2005-12-19 quant-ph
Controlling the spontaneous emission of trapped ions
提出基于空间光调制器的囚禁离子自发辐射操控装置，可实现单光子探测多离子纠缠及发射体可见度控制，适用于现有离子阱。
2025-01-16 quant-ph
Quantum Interference of Photon Pairs from Two Trapped Atomic Ions
我们收集两个被捕获的原子离子的荧光，并测量从离子发射的光子之间的量子干涉。两个光子的干涉是基于光子耦合的原子量子比特纠缠方案的关键组成部分。保持所产生的纠缠和用相同离子重复实验的能力对于实现原子量子比特之间的纠缠量子门是必要的，并且允许实现协议以有效地扩展到更大数量的原子量子比特。
2006-08-05 quant-ph
Optimal quantum state reconstruction for cold trapped ions
我们研究的情况下，确定多量子位系统的状态，其中捕获的离子用于定义量子位的最佳层析重建方案的物理实现。该协议是基于使用相互无偏的测量和H. Häffner \emph{et. al} [Nature \textbf{438}，643-646（2005）]。我们介绍了不同类型的无偏测量的物理复杂性的概念，并分析了它们的产生方面的一个和两个量子比特门的被困离子。
2008-05-22 quant-ph
Generation of entangled photons by trapped ions in microcavities under a magnetic field gradient
我们提出了一种利用磁场梯度分别操纵双模微腔中的囚禁离子产生纠缠光子的方案。利用磁场梯度引起的自旋-自旋耦合和离子间的库仑排斥作用，通过探测囚禁离子的内部态，有效地产生纠缠光子.我们强调，我们的方案是有利的，以创造完整的纠缠多光子态集。详细讨论了该方案的要求和实验可行性。
2005-09-21 quant-ph
A fast scheme for the implementation of the quantum Rabi model with trapped ions
我们展示了如何产生一个快速量子拉比模型与囚禁离子。它的重要性不仅在于加速这些系统可能实现的现象，从量子门到离子振动运动的非经典态的产生，而且还在于减少不必要的影响，如可能出现在这样的系统中的相干性衰减。
2016-08-29 quant-ph
Temperature estimation of an entangled pair of trapped ions
我们将估计理论应用于由两个相互作用的被困离子形成的系统。通过使用Fisher矩阵形式主义，我们介绍了一个简单的计划估计的离子的纵向振动模式的温度。我们使用的离子相互作用，有效地推断个别离子的温度，通过优化的相互作用时间的演变，并通过测量只有一个离子。我们还研究了非热储层的推理方法的效果。的非经典的离子振动模式之一，介绍了由于压缩热库，提高了间接推断的个人温度。
2021-09-10 quant-ph
Mesoscopic superpositions of vibronic collective states of N trapped ions
我们提出了一个可扩展的方法，在N个囚禁离子中产生运动相干态和电子态的纠缠叠加。除了它们的基本重要性之外，这些状态可能对量子信息处理感兴趣，并且可以用于退相干的实验研究。
2002-02-13 quant-ph
Quantum Simulations with Cold Trapped Ions
近三十年来，激光冷却囚禁离子内部和运动量子自由度的控制一直是理论和实验研究的热点。在量子信息科学领域中，确定性地制备和测量捕获离子的量子态的能力是前所未有的。这种专业知识可以用来研究物理模型，这些模型被认为是用来描述实验研究无法直接访问的系统。在这里，我们给出了一个概述目前的理论建议和实验，这样的量子模拟与囚禁离子。这包括各种自旋模型（例如，量子横向伊辛模型，或神经网络），玻色-哈伯德哈密顿量，弗伦克尔-康托洛娃模型，以及量子场和相对论效应。
2009-05-01 quant-ph
NOON states in trapped ions
我们展示了如何NOON状态可能产生的离子阱。我们利用光与离子的两个振动模式中的每一个的单独相互作用来纠缠它们。这允许我们生成N=8的NOON态。
2013-04-24 quant-ph
Entanglement sudden birth of two trapped ions interacting with a time-dependent laser field
我们探索和发展的两个多层次的离子的数学。特别地，我们描述了两个三能级囚禁离子在一维谐振势中的量子纠缠的一些新特征，使得离子的质心运动的瞬时位置是明确的时间依赖性。通过求解系统的精确动力学，我们展示了如何生存的量子纠缠是由一个特定的选择的初始状态设置。
2009-01-11 quant-ph
Generally noise-resilient quantum gates for trapped-ions
提出一种针对囚禁离子链的纠缠门方案，在多种误差源下利用激发态运动实现高保真度操作，包含所有运动模式并增强对加热效应和失谐误差的鲁棒性，助力构建可扩展量子计算机。
2024-04-19 quant-ph
Entangling a series of trapped ions by moving cavity bus
多量子比特纠缠是量子信息处理的核心任务之一。在这里，我们提出了一种方法来纠缠一些冷离子（单独捕获在一串微陷阱）的移动腔。该腔被推动以均匀的速度一个接一个地包括离子，因此存储在前离子中的信息可以通过这种移动的腔总线被传递到后离子。由于捕获离子的位置被精确定位，离子-腔相互作用的强度和持续时间可以被精确控制。因此，通过适当地设置相关参数，典型的多离子纠缠态，例如，$W$状态的10个离子，可以确定性地产生。并对该方案的可行性进行了讨论。
2011-06-20 quant-ph
Universal quantum computation in decoherence-free subspaces with hot trapped-ions
我们考虑在集体失相自由子空间中编码的逻辑量子比特上产生一组通用量子门的相互作用，并讨论它们与捕获离子的实现。这允许去除目前捕获离子实验中最大的退相干源，即集体退相。此外，一个明确的参数化的所有两体哈密顿能够产生这样的门，而系统的状态永远退出受保护的子空间。
2007-06-01 quant-ph
Coherent manipulation of motional states of trapped ions
光干涉实验中的关键元件分束器和移相器是在囚禁离子的运动中实现的。并举例说明了它在量子运动态的产生和马赫-曾德尔干涉仪的实现等方面的应用。文中还讨论了几种用于干涉仪的运动状态检测方法。
2004-05-23 quant-ph
Method of quantum computation with ``hot'' trapped ions
提出了一种在囚禁离子量子计算机中实现量子逻辑门的新方法，该方法不需要将离子冷却到其振动质心（CM）模式基态。我们的方案采用了绝热通道和条件相移，这是D 'Helon和Milburn（C.~ D'Helon和G.J.~ Milburn，Phys.Rev.A { \bf 54}，5141（1996））。
1998-08-07 quant-ph
Polariton blockade in the Jaynes-Cummings-Hubbard model with trapped ions
我们在实验上观察到了双离子链中单个极化激元和两个极化激元的动力学。通过驱动两个处于运动蓝边带跃迁的囚禁离子，我们实现了反Jaynes-Cummings-哈伯德模型。当单个极化激元存在于捕获离子链中时，极化激元在离子位点之间跳跃。另一方面，当在每个离子位置处存在单个极化激元时，由于反Jaynes-Cummings相互作用的非线性引起的极化激元-极化激元相互作用，极化激元的跳跃被抑制，从而实现了具有被俘获离子的反Jaynes-Cummings-哈伯德模型中极化激元跳跃的阻断。我们的工作是一个陷阱离子为基础的强相互作用极化激子系统的量子模拟器的发展迈出了一步。
2021-03-09 quant-ph
Quantum computation with ions in thermal motion
提出了一种在离子阱量子计算机中利用虚振动激发实现量子逻辑门的方法。跃迁路径涉及未布居的振动态相消干涉，以消除速率和旋转频率对振动量子数的依赖性。因此，量子计算变得可行的离子的振动强烈耦合到一个热库。
1999-01-26 quant-ph
Millikelvin Spatial Thermometry of Trapped Ions
我们演示了激光冷却囚禁离子的毫开尔文测温与高分辨率成像。这种平衡方法与冷却动力学无关，并且具有比多普勒测温法更低的系统误差，具有\pm 5 mK精度和\pm 1 mK精度。我们用它来观察一个单一的离子的高度各向异性的动力学，发现温度为< 60 mK and >15 K同时沿不同的方向。这种测温技术可以提供新的见解量子系统的同情冷却的离子，包括原子，分子，纳米机械振荡器，和电路。
2011-06-09 quant-ph
