Surface-Electrode Architecture for Ion-Trap Quantum Information Processing
我们研究了微型线性射频Paul离子阱的表面安装电极几何结构。电极驻留在衬底上的单个平面中，并且阱的赝势最小值位于衬底上方一定距离处，该距离为电极的横向范围或间隔的量级。这种架构提供了将标准的微制造原理应用于多路复用离子阱的构造的可能性，这可能是特别重要的，鉴于最近提出的基于单个被捕获离子的大规模量子计算。
2005-07-06 quant-ph
A microfabricated surface-electrode ion trap in silicon
构建量子信息处理器的前景是离子阱制造技术的许多最新进展的基础。量子计算机可能由大量相互连接的离子阱构成。我们报道了一种微米级离子阱，采用微机电系统（MEMS）技术从体硅制造。阱的几何形状相对简单，因为电极位于离子下方的单个平面中。在这样的陷阱中，我们限制激光冷却的24Mg+离子约40微米以上的表面。制造技术和平面电极几何形状一起使得这种方法适合于按比例放大到大型陷阱阵列。此外，我们观察到很少的激光冷却光被电极散射。
2006-05-19 quant-ph
Electrostatics of surface-electrode ion traps
表面电极射频阱是一种很有前途的制备适合于大规模量子信息处理的复杂离子阱网络的方法。在本文中，我们提出了分析方法模拟SE陷阱的无隙平面近似，并将这些方法应用到两个特定类别的SE陷阱。对于SE环陷阱，我们推导出陷阱的几何形状和强度的解析表达式，并计算在没有控制场的情况下的深度。对于对称的多极配置（类似物的线性保罗陷阱），我们推导出电极的几何形状和强度的解析表达式。此外，我们提供了任意好的近似的陷阱深度在没有静态字段，并确定获得最大深度的要求。最后，我们表明，SE多极子的深度可以大大影响控制领域。
2008-12-18 quant-ph
Optimum electrode configurations for fast ion separation in microfabricated surface ion traps
对于具有捕获离子的许多量子信息实现，有效的穿梭操作是重要的。在这里，我们讨论了有效的分离和重组的离子在表面离子阱的几何形状。绝热穿梭操作的捕获离子的分离和复合的最大速度取决于捕获离子在该过程中经历的长期频率。在运输过程中，可以通过优化陷阱的几何形状来实现更高的长期频率。我们展示了如何在表面离子阱中的分段静电势电极的两种不同的安排，可以优化快速离子分离或重组过程。我们还解决了分离过程中的离子动力学的运动方程，并说明了重要的考虑因素，需要考虑到使过程绝热。
2011-07-01 quant-ph
Multiplexed Control at Scale for Electrode Arrays in Trapped-Ion Quantum Processors
针对QCCD离子阱量子处理器电极控制中电子资源与布线复杂度过高的问题，提出用单个高速DAC生成时分复用信号替代专用DAC，以10,000电极仅需13个FPGA和104个高速DAC，大幅降低资源需求并完成概念验证。
2025-07-09 quant-ph
A complicated Duffing oscillator in the surface-electrode ion trap
在自制的表面电极阱（SET）中，观察到了单囚禁$^{40}Ca^{+}$离子的振荡耦合和不同的非线性效应。这种耦合和非线性是由于单电子晶体管的不同布局和制造的不对称性而产生的高阶多极势引起的。用多重尺度法求解了一个复杂的含耦合振荡项的Duffing方程，与实验值吻合得很好。我们在SET中的研究有助于利用现有技术探索非线性和抑制量子比特的不稳定性与囚禁离子的量子信息处理。
2013-02-16 quant-ph
Laser ablation loading of a surface-electrode ion trap
我们演示了通过激光烧蚀将$^{88}$ Sr $^+$离子加载到毫米级表面电极离子阱中。用于烧蚀的激光器是脉冲三倍频Nd：YAG，脉冲能量为1-10 mJ，持续时间为3-5 ns。不需要额外的激光器来对烧蚀的材料进行光刻。激光烧蚀靶的几种候选材料的效率和寿命的特征在于通过测量捕获的离子荧光信号的数量连续的负载。此外，激光烧蚀用于加载陷阱，其陷阱深度（40 meV）低于电子碰撞电离加载通常成功的位置（$\gtrsim$ 500 meV）。
2007-06-22 quant-ph
Optimal Surface-Electrode Trap Lattices for Quantum Simulation with Trapped Ions
被俘获的离子提供长的内部状态（自旋）相干时间和由库仑力介导的强粒子间相互作用。这使得它们成为耦合晶格的量子模拟的有趣候选者。为此，希望能够以精确控制的局部电势捕获任意构象的离子。我们提供了一个通用的方法，用于优化周期性的平面射频电极产生离子捕获电位与指定的陷阱位置和曲率以上的电极平面。线性编程算法保证了全局最优的电极形状，只需要一个单一的射频电压源进行操作。优化方法产生平滑且展现低碎裂的最终电极形状。这种特性对于表面电极陷阱晶格的实际制造是期望的。
2009-05-28 physics.atom-ph quant-ph
Fabrication and heating rate study of microscopic surface electrode ion traps
我们报告的加热速率测量在一个微制造的金-蓝宝石表面电极离子阱的捕获高度约为240微米。使用多普勒再冷却方法，我们的特点陷阱加热率在一个扩展区域的陷阱。陷阱的噪声谱密度落在室温下离子阱中报道的噪声谱的范围内。我们发现，在第一个月的操作的加热速率增加约一个数量级。加热速率的增加是最大的离子负载区域的陷阱，提供了一个强烈的暗示，表面污染起着重要作用，过度的加热速率。我们讨论了文献中发现的数据和可能的关系，异常加热的噪声和其他系统中的耗散源，即杂质原子吸附在金属表面和非晶的杂质。
2010-09-15 quant-ph
Scaling and Suppression of Anomalous Quantum Decoherence in Ion Traps
我们测量和表征了一个原子离子的异常运动退相干限制在一个新的射频离子阱，具有可移动电极的最低量子水平。测量了退相干率随电极接近度的变化规律，当电极从300 K冷却到150 K时，退相干率被抑制了一个数量级。这提供了直接的证据表明，被困离子的异常运动退相干源于电极上的微观噪声电位。这些观察结果与使用捕获离子或其他基于电荷的系统的量子信息处理方案有关。
2006-02-01 quant-ph
Experimental investigation of planar ion traps
Chiaverini等人[Quant.信息计算5，419（2005）]最近提出了用于离子阱量子计算的线性Paul阱几何结构，其将所有电极放置在平面中。这种平面离子阱与现代半导体制造技术兼容，并且可以按比例缩放以制造紧凑的多区阱。在本文中，我们提出了一个平面离子阱的实验实现，在15 Pa（0.1 μ m）的真空中，使用印刷电路板上的电极捕获数十个0.44微米直径的带电粒子的线性链。有了这些陷阱，我们解决的平面离子阱的陷阱深度低的问题，并开发控制电极的布局移动离子之间的陷阱区，而不会面临一些技术困难，涉及在原子离子阱实验。具体来说，我们使用一个陷阱与36个区域（77个电极）安排在一个十字架上，以证明负载从传统的四杆线性保罗陷阱，线性离子运动，分裂和加入离子链，并通过交叉点的离子运动。我们进一步提出了一个额外的直流偏置电极的陷阱，这增加了陷阱的深度显着，和一种新的平面离子阱的几何形状，产生一个二维晶格的点保罗陷阱。
2006-02-09 quant-ph
Heating of trapped ions from the quantum ground state
本文研究了射频（Paul）阱中激光冷却~（9 Be+）离子的运动加热。我们已经测量了加热率在各种陷阱与不同的几何形状，电极材料，和特征尺寸。结果表明，加热是由于电场噪声的陷阱电极施加在离子上的随机波动力。加热速率与陷阱大小的缩放比电极上的空间均匀噪声源（例如来自外部电路的约翰逊噪声）预期的要强得多，这表明电极上的微观不相关噪声源（例如波动的贴片电位场）更可能是加热源的候选者。
2000-02-22 quant-ph
Error Compensation of Single-Qubit Gates in a Surface Electrode Ion Trap Using Composite Pulses
由于难以稳定离子位置处的驱动场，激光驱动的量子逻辑操作对捕获的离子量子位的保真度往往低于微波驱动的逻辑操作。通过稳定的驱动光场和复合脉冲序列的使用，我们证明了高保真单量子比特门的超精细量子比特的$^{171}\text{Yb}^+$离子被困在一个微加工表面电极离子阱。使用随机化基准测试协议来表征门误差，并且测量$3.6(3)\times10^{-4}$的每个随机化Clifford群门的平均误差。我们还报告了实验实现的回文脉冲序列，有效地扩展序列长度。
2015-07-20 quant-ph
Demonstration of integrated microscale optics in surface-electrode ion traps
在离子阱量子信息处理中，高效的荧光收集对于快速、高保真的量子比特探测和离子-光子纠缠是至关重要的。未来多离子处理器的预期尺寸需要可扩展的光收集系统。我们报告的开发和测试的微加工表面电极离子阱与集成的高数值孔径（NA）的荧光收集的离子阱。当耦合到低NA透镜时，光学系统固有地可扩展到单个设备中的大型反射镜阵列。我们证明了稳定的捕获和运输的40 Ca+离子超过0.63 NA的量子阱，并观察到一个因素的1.9增强光子收集相比，平面区域的陷阱。
2011-10-20 quant-ph
Cryogenic Time-Division-Multiplexed Voltage Control for Scalable Trapped-Ion Quantum Processors
QuEL, Inc.（QuEL公司）；Center for Quantum Information and Quantum Biology, The University of Osaka（大阪大学量子信息与量子生物学中心）；International Center for Elementary Particle Physics (ICEPP), The University of Tokyo（东京大学 elementary 粒子物理国际中心）；Komaba Institute for Science (KIS), The University of Tokyo（东京大学驹场理学研究所）；e-trees. Japan, Inc.（e-trees日本公司）；RIKEN Center for Quantum Computing (RQC)（理化学研究所量子计算中心）；Inamori Research Institute for Science (InaRIS)（稻盛科学研究所）
本研究开发并验证了极低温环境下基于时间分复用的电压控制方案，用于静态和动态电极，解决了真空导管瓶颈问题。
2026-05-18 quant-ph
Demonstration of a quantum logic gate in a cryogenic surface-electrode ion trap
我们展示了一个单一的被困离子在低温，表面电极陷阱的量子控制技术。Sr+的窄光学跃迁与谐波俘获势的基态和第一激发运动态一起形成两量子比特系统。光学量子比特跃迁易受磁场涨落的影响，我们用一种简单而紧凑的方法使用超导环来稳定它。运动量子比特的退相干被低温环境抑制。AC斯塔克位移校正是通过控制脉冲序列器中的激光相位来实现的，从而消除了对额外激光器的需要。利用条件脉冲序列实现了原子和运动态的量子过程层析成像。通过这些技术，我们在单个离子中展示了Cirac-Zoller控制非门，平均保真度为91（1）%。
2010-07-27 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
Surface-electrode trap with an integrated permanent magnet for generating a magnetic-field gradient at trapped ions
我们报告的表面电极陷阱与SmCo磁铁安排在一个四极配置下的陷阱电极。因为磁铁和被捕获的离子之间的距离可以小到几百微米，所以在没有任何热管理的情况下产生大的磁场。使用单个捕获的$^{40}$ Ca $^+$离子在几个位置处的塞曼分裂来测量磁场梯度，并且获得36 T/m的场梯度。这样的场梯度对于产生状态依赖力是有用的，这对于使用射频或微波辐射的量子模拟和/或量子门操作是重要的。
2016-10-01 physics.atom-ph quant-ph
Operation of a planar-electrode ion-trap array with adjustable RF electrodes
实现适于大规模量子计算和模拟的捕获原子离子系统的一种途径是创建离子阱的二维阵列。然后，通过调整离子的相对位置和频率，可以打开和关闭最近相邻离子之间的相互作用。我们演示和表征的平面电极离子阱阵列的操作。驱动陷阱与网络的锁相射频（RF）谐振器，提供独立可变的电压幅度，我们改变的位置和运动频率的40Ca+离子在两个维度内的陷阱阵列。随着陷阱结构的适当小型化，这为大规模量子模拟提供了可行的架构。
2015-07-16 physics.atom-ph quant-ph
Demonstration of a microfabricated surface electrode ion trap
在本文中，我们提出的设计，建模和实验测试的表面电极离子阱制造的异质结构配置，包括硅衬底，二氧化硅绝缘体，和铝电极。该线性陷阱具有对称RF引线、两个内部DC电极和40个单独的横向DC电极的几何形状。使用等离子体增强化学气相沉积（PECVD）来生长二氧化硅柱以将悬垂铝电极与铝接地平面电分离。除了制造，我们报告的技术建模的控制电压的解决方案和成功的演示捕获和穿梭离子在两个相同构造的陷阱。
2010-11-16 physics.ins-det quant-ph
Transport dynamics of single ions in segmented microstructured Paul trap arrays
最近有人提出，在小型化电极阵列中使用小的捕获离子群作为量子位载体，所述电极阵列包括大量单独的捕获区域，离子可以在所述捕获区域之间移动。这种方法对于具有大量量子比特的量子信息处理来说可能是可扩展的。量子信息的处理是通过在量子逻辑操作之间将离子传输到分离的存储器和量子位操纵区以及从分离的存储器和量子位操纵区传输离子来实现的。该方案中离子基团的传输发挥着重要作用，需要精确的实验控制和快速传输。在本文中，我们介绍了一个理论框架来研究离子输运的外部电位，可能会产生典型的小型化保罗陷阱电极阵列。特别是，我们讨论了经典和量子描述的运输和研究的能量转移到近绝热运输过程中的振荡运动之间的关系。基于我们的研究结果，我们建议一个数值方法来找到电极电位作为时间的函数，以优化局部电位的离子在运输过程中的经验。我们证明了这种方法的一个特定的电极几何形状，应该密切代表现实的陷阱阵列中遇到的情况。
2006-06-28 quant-ph
Electrostatics of Gapped and Finite Surface Electrodes
我们提出了近似方法计算三维电势的有限表面电极，包括电极之间的间隙，并估计有限的电极厚度和下面的电介质基板的影响。作为一个例子，我们优化了射频表面电极环离子阱，并发现这些因素中的每一个减少捕获的长期频率在现实情况下不到5%。这个小的幅度验证了忽略电极之间的间隙和有限电极范围的影响的通常假设。
2010-01-30 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
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
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
Surface trap with dc-tunable ion-electrode distance
我们描述了一种新型的表面电极保罗陷阱的设计，制造和操作，产生沿轴垂直于陷阱表面的射频零。这种布置使得能够仅经由直流电极来控制垂直捕获电势并且因此控制离子-电极距离。我们证明了在平面铜涂层铝电极上方的$50~μ$ m和$300~μ$ m之间的高度处的单个$^{40}$ Ca $^+$离子的限制。我们调查在垂直方向的微动，并显示冷却的平面和垂直运动模式到基态。这种陷阱架构提供了一个平台，用于精确的电场噪声检测，捕获垂直的离子串，而没有过多的微动，并可能有可扩展的量子计算机与表面离子阱的应用。
2018-07-16 physics.atom-ph 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
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
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
Microwave control electrodes for scalable, parallel, single-qubit operations in a surface-electrode ion trap
我们提出了一个表面离子阱设计，结合微波控制电极的近场单量子比特控制。电极被布置成在一个阱区中提供微波场的任意频率、振幅和偏振控制，而类似的一组电极用于使相邻区中的残余微波场为零。选择几何形状以将残余场减少到0.5%水平而不使场归零;对于实际微波幅度和相位漂移，通过归零，串扰可以保持接近0.01%水平。使用标准的光刻和电镀技术，我们已经制作了一个证明的原则电极阵列与两个捕获区。我们讨论的微波驱动系统的要求和前景的可扩展性，一个大的二维陷阱阵列。
2013-10-14 physics.atom-ph 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
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
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
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
A Paul Trap with Sectored Ring Electrodes for Experiments with Two-Dimensional Ion Crystals
我们已经开发了一个捕获的离子系统，用于生产二维（2D）离子晶体的应用在可扩展的量子计算，量子模拟，和2D晶体相变和缺陷的研究。该陷阱是保罗陷阱的修改，其环形电极被压平并分成八个相同的扇区，其两个端盖电极被成形为用于激光和成像光学通道的截头中空圆锥。所有十个阱电极可以独立地DC偏置以产生各种纵横比阱几何形状。我们陷阱和多普勒冷却2D晶体的30 Ba+离子和演示的可调谐性的捕获潜力在晶体的平面和横向方向。
2020-04-07 physics.ins-det 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
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
Optimal electrode geometries for 2-dimensional ion arrays with bi-layer ion traps
我们调查电极的几何形状需要产生周期性的2维离子阱阵列与放置在两个平面之间的电极的离子。我们提出了一个概括的陷阱包含一个单一的电极平面到这个新的几何形状，并表明，对于一个给定的离子电极距离和施加的电压，离子间的距离可以减少到3个相对于单平面陷阱的一个因素。这表示阱密度增加了9倍，相邻离子的振荡运动之间的交换耦合增加了27倍。所得的陷阱也是相当深的双层结构比单面陷阱。这些结果为量子模拟提供了一条有效的途径。我们还讨论了制造此类陷阱的问题。
2014-11-04 physics.atom-ph quant-ph
Ion-trap electrode preparation with Ne$^+$ bombardment
我们描述了一种非原位表面清洁程序，该程序被证明可以减少离子阱电极的运动加热。在离子阱的最终组装和真空处理之前立即实施的这种预清洁处理去除了电极制造过程之后残留的表面污染物。我们采用了多角度离子轰击处理，旨在清洁电极表面和电极间的间隙的微制造陷阱。此过程有助于最大限度地减少可能导致电气短路的电极之间间隙中的再沉积。我们报告的加热速率在以这种方式制备的针型离子阱是低一个数量级相比，类似的未经处理的针型陷阱使用相同的实验设置。
2014-06-06 physics.atom-ph quant-ph
Void-Free Through-Glass Vias for Multilayer Surface-Electrode Ion Traps
Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB)（德国联邦物理技术研究院）；Gottfried Wilhelm Leibniz Universität Hannover（汉诺威莱布尼茨大学）
本研究开发了用于多层表面电极离子阱的无空洞玻璃通孔技术，通过几何辅助底部电镀实现无空洞填充，良率超98.8%，并集成制备出首个熔融石英基全集成多层表面电极离子阱。
2026-10-15 quant-ph
Two-Dimensional Arrays of RF Ion Traps with Addressable Interactions
我们描述了2维，可寻址阵列的球形保罗陷阱的优点。它们将提供处理和调整二维被困物体相互作用强度的能力，并可能为量子信息处理建立一个有价值的新工具。捕获离子的模拟相比，第一次测试，使用印刷电路板陷阱阵列装载灰尘颗粒。阵列中的成对相互作用通过捕获位点之间共享的可调节射频（RF）电极来解决。通过衰减该RF电极电势，相邻的被捕获物体对的相互作用强度增加并且移动得更靠近彼此。在可调电极保持在RF接地的限制下，两个以前的球形阱合并成一个线性Paul阱。
2011-06-30 quant-ph
Microfabricated Chip Traps for Ions
这是一个介绍微型离子阱。我们涵盖了保罗陷阱的基础知识，实现陷阱的各种几何形状，一些设计考虑因素，最后，现有的微制造陷阱的审查。
2008-12-19 quant-ph
Ablation Removal of Transport-Blocking Defects in Surface-Electrode Ion Traps
University of Sussex（萨塞克斯大学）；Sussex Centre for Quantum Technologies, University of Sussex（萨塞克斯大学量子技术中心）；Universal Quantum Ltd（Universal Quantum有限公司）
本研究提出了一种在位消除表面电极离子阱中运输阻塞缺陷的方法，通过使用Nd:YAG 532 nm脉冲消融激光，无需通风和重新烘烤真空系统，为离子穿梭架构提供了一种低开销的缺陷修复技术，尤其适用于需要烘烤的穿梭聚焦实验。
2026-05-21 quant-ph
Quantum simulation of the hexagonal Kitaev model with trapped ions
本文详细研究了表面电极离子阱阵列中耦合自旋系统的量子模拟，并用六角Kitaev模型的一个建议实现来说明我们的发现[A. Kitaev，Annals of Physics 321，2（2006）]。发现构成此类量子模拟器的有效（伪）自旋相互作用与被俘获离子之间的偶极-偶极相互作用成正比，并且由可由状态相关力驱动的运动介导。在表面电极和覆盖电极的存在下，导出了捕获电位和相互作用的精确形式。这些结果是起点，以获得一个优化的表面电极的几何形状，用于捕获离子在所需的蜂窝晶格Kitaev的模型，其中我们设计的偶极-偶极相互作用的方式，允许耦合所有三种键类型的模型同时，而不需要时间离散化。最后，我们提出了一个简单的线结构，可以被纳入一个微加工芯片，以产生本地化的状态依赖的力量，驱动这个特定的模型所规定的耦合，这样的线结构应该是适应许多其他情况。
2011-11-30 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
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
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
A surface electrode point Paul trap
我们提出了一个模型以及实验结果的表面电极射频保罗陷阱，具有圆形电极的几何形状非常适合于捕获的单离子和二维平面离子晶体。陷阱设计与微加工兼容，并提供了一种简单的方法，通过该方法可以改变表面上方被捕获离子的高度\emph{in situ}。我们证明捕获的单个和几个Sr+离子的离子高度范围为200-1000微米的多普勒激光冷却下几个小时，并使用这些来表征陷阱，发现与我们的模型很好的协议。
2010-08-09 physics.atom-ph 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
Finite geometry models of electric field noise from patch potentials in ion traps
我们通过考虑离子阱电极的有限几何形状，对导电表面上波动的贴片电位产生的电场噪声进行建模，以深入了解离子阱中异常加热的起源。与表面距离，$d$，异常加热率的缩放，获得几个通用的几何形状的相关电流离子阱设计，从平面到球形电极。补丁大小的影响进行了研究，通过求解拉普拉斯方程在适当的格林函数，以及通过本征函数展开。与表面距离的缩放被发现是高度依赖于几何形状的选择和电极的空间范围，离子电极的距离，和补丁大小之间的相对规模。我们的模型一般支持$d^{-4}$依赖目前发现的大多数实验和模型，但也预测几何驱动偏离这一趋势。
2011-09-14 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
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
