Trapped-ion Fock state preparation by potential deformation
我们提出的协议，准备高激发能量本征态的被困离子在谐波陷阱，不需要激光脉冲诱导内部能级之间的跃迁。相反，该方案依赖于在单阱和双阱配置之间平滑地变形捕集电势。通过保持绝热参数恒定，将变化的速度设置为最小化非绝热转变。发现高结晶度的时间比控制参数的线性斜坡小两个数量级以上。变形协议也被设计为准备叠加，以优化干涉灵敏度，结合基态和高度激发态。
2020-01-24 quant-ph
Preparation of a Stable and Maximally Entangled State of Two Distant Qutrits Trapped in Separate Cavities
我们提出了一个简单的方案，使两个被困在不同光学腔中的遥远量子纠缠在一起。每个qutrit的量子信息被巧妙地编码在一对原子的简并基态上，因此它们之间的纠缠相对稳定，不受自发发射的影响。在Lamb-Dicke极限中，不需要符合探测，这将放宽实验实现的条件。该方案对无效检测具有较好的鲁棒性。
2008-04-16 quant-ph
Robust state preparation of a single trapped ion by adiabatic passage
我们报告绝热通过实验与一个单一的捕获$^{40}$钙$^+$离子。通过施加具有高斯振幅包络的频率啁啾激光脉冲，我们在从电子基态S $_{1/2}$到亚稳态D $_{5/2}$的光学跃迁上达到0.990（10）的转移效率。这种转移方法被证明是不敏感的激光参数的准确设置，因此是适合作为一个强大的工具，基于离子的量子计算。
2005-08-22 quant-ph
Comparison of ancilla preparation and measurement procedures for the Steane [[7,1,3]] code on a model ion trap quantum computer
我们在一个具有弹道输运的模型离子阱结构上安排了Steane [[7，1，3]]误差校正。我们比较了一级错误率的综合征提取使用Shor方法的辅助准备在验证猫状态的Diabenzo-Aliferis方法没有验证。该研究考察了量子纠错电路的延迟和错误如何随可用辅助设备的数量以及辅助设备准备和测量协议的选择而变化。我们发现，除了少数例外的Diabenzo-Aliferis方法没有猫状态验证优于标准的Shor方法。我们还发现，额外的辅助总是减少延迟，但并没有显着改变的错误，由于高的记忆保真度。
2013-05-13 quant-ph
Preparation of atomic Fock states by trap reduction
我们描述了在一维中用强相互作用玻色子或自旋极化费米子制备原子数态。该过程是基于一个组合的削弱和压缩的捕获潜力。对于所得到的态，得到了完整的原子数分布。从未知数量的粒子$N_i$开始，我们优化了导致最终陷阱中$N_f$粒子的Fock态的捕获电势的突然变化。非零温度效应以及不同的光滑捕获势进行了分析。提供了一个简单的标准，以确保强大的物理现实的陷阱准备的Fock状态。
2009-01-28 cond-mat.quant-gas quant-ph
Preparation and light-mediated distribution of motional state entanglement
我们描述和分析了（i）纠缠一个或几个谐波捕获原子或离子的正交运动模式的数值方案，以及（ii）通过先前工作中提出的光介导的量子态转移过程将纠缠从这些局域模式之一转移到远处的捕获原子（或原子）。Parkins和H. J. Kimble，J. Opt. B：量子半类。1，496（1999）]。这些方案的可能性包括在相距较远的囚禁原子的位置和动量中产生Einstein-Podolsky-Rosen态以及制备离域介观振动态。
2000-08-16 quant-ph
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
Robust and Deterministic Preparation of Bosonic Logical States in a Trapped Ion
本研究针对容错量子计算的玻色编码需求，提出通过优化激光驱动自旋-运动相互作用的动态调制实现误差抑制脉冲的方法，在囚禁离子中一步制备出高保真GKP态、二项式态和压缩真空态。
2024-08-14 quant-ph
Polarisation-insensitive state preparation for trapped-ion hyperfine qubits
针对囚禁离子量子比特态制备依赖圆偏振光的问题，提出并实现一种依赖频率选择性的混合光学/微波方案，实验验证其在线偏振和混合偏振下均实现高保真度，且在更重离子中具备更高潜力。
2024-06-20 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
Atom Fock state preparation by trap reduction
本文研究了一维强相互作用（Tonks-Girardeau）气体中通过突然降低势阱产生低原子数Fock态。Fock态制备的保真度由捕获原子数的平均值和方差表征。考虑了两种不同的方法：使陷阱更浅（原子剔除[A. M. Dudarev { \it等人}，物理修订版信函{ \bf 98}，063001（2007）]，这里也称为"陷阱弱化“）并使陷阱变窄（陷阱挤压）。当独立使用时，由于相对于理想原子数状态在动量或位置空间中的最终状态的截断，这两个过程的效率是有限的。然而，它们的组合提供了一个强大而有效的策略来创建理想的福克态。
2008-05-26 cond-mat.quant-gas quant-ph
Variational Gibbs State Preparation on Trapped-Ion Devices
University of Maryland, Baltimore County（马里兰大学巴尔的摩县分校）；University of Malta（马耳他大学）；University of Massachusetts, Boston（马萨诸塞大学波士顿分校）
本研究在囚离子设备上实现变分量子算法制备吉布斯态，发现温度参数对保真度的非单调影响及热波动导致的温度升高现象。
2026-03-04 quant-ph
Preparation of Schrödinger cat states with cold ions beyond the Lamb-Dicke limit
提出了一种在Raman- $Λ$型组态中制备Lamb-Dicke极限以上薛定谔猫态的方案。结果表明，我们的方案可以更有效地获得SC态比以前的。
2001-03-20 quant-ph
Lemniscate phase trajectories for high-fidelity GHZ state preparation in trapped-ion chains
Russian Quantum Center（俄罗斯量子中心）；Moscow Institute of Physics and Technology（莫斯科物理技术学院）；National Research Nuclear University MEPhI（国立核研究大学梅普赫伊）
本文提出一种莱姆斯曲线脉冲，通过特殊相位轨迹降低GHZ态制备保真度误差，使20离子链的保真度可达10^-4。
2026-04-02 quant-ph
Dissipative preparation of W states in trapped ion systems
我们提出了三个囚禁离子量子比特的耗散纠缠协议，并讨论了一个方案，使用交感冷却作为耗散机制。该方案依赖于定制的相消干涉，在三离子量子比特空间中产生六个纠缠W态中的任何一个。使用铍镁离子晶体作为一个例子系统，我们从理论上研究协议的性能和可能的误差源，包括离子晶体的热长期运动，校准缺陷，和自发光子散射的影响。我们估计，在典型的捕获离子实验中，$\sim$ 1 ms的相互作用时间可以达到$\sim$ 98%的保真度。这些协议避免了时间尺度层次结构，以更快地制备纠缠态。
2021-04-29 physics.atom-ph quant-ph
High fidelity state preparation and measurement of ion hyperfine qubits with I > 1/2
我们提出了一种使用核自旋高于$I = 1/2$的俘获离子超精细量子位实现高保真状态制备和测量（SPAM）的方法。这些高自旋核同位素的基态不能提供简单的频率选择态制备方案。我们绕过这个限制，频闪驱动强和弱的过渡，混合快速光泵使用偶极跃迁和窄微波或光四极跃迁。我们用$I=3/2$同位素$^{137}\mbox{Ba}^+$证明了这种方法，以实现$\left(9.0 \pm 1.3\right) \times 10^{-5}$（$-40.5 \pm 0.6$ dB）的SPAM保真度，从而促进了具有有利波长和质量的更广泛离子同位素的使用。
2022-05-04 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
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
Cavity-based single atom preparation and high-fidelity hyperfine state readout
在原子芯片上制备并探测了与光纤高精腔耦合的~（87）Rb原子的超精细态。原子从玻色-爱因斯坦凝聚体中被提取出来，并被囚禁在腔场的最大值处，从而产生可再现的强原子-腔耦合。我们利用腔的反射和透射信号来推断原子的超精细态，在100微秒的读出时间内，保真度超过99.92%。原子在被探测后仍被捕获。
2010-02-23 quant-ph
A robust boson dispenser: Quantum state preparation in interacting many-particle systems
我们提出了一种技术来控制一个小的相互作用的粒子云在低温下的空间状态，几乎完美的保真度使用空间绝热通道。为了实现这一点，系统的共振陷阱能量被设计成这样一种方式，即一个单一的、定义明确的本征态连接初始状态和所需状态，并与光谱的其余部分隔离。我们应用这个程序的任务，从初始云分离一个定义明确的数量的粒子，并表明它可以实现在射频陷阱使用实验现实的参数。
2017-05-29 quant-ph
Preparation of the 1/2-Laughlin state with atoms in a rotating trap
分数量子霍尔系统是最令人兴奋的强关联系统之一。用超冷原子通过量子模拟在微观上模拟它们，将是更好地理解这种强相关物质状态的重要成就。一个很有前途的方法是将少量玻色子原子限制在一个准二维的旋转陷阱中，它模拟了磁场。对于旋转频率接近面内捕获频率，预测的基态是一个玻色子模拟的Laughlin状态。在这里，我们研究了通过改变旋转频率和控制囚禁势的椭圆率来绝热制备Laughlin态的问题。通过采用自适应的斜坡速度的旋转频率和椭圆率，和大的陷阱变形，我们提高了高保真劳克林状态的准备时间的一个因素，在以前的研究相比，十。通过对绝热方案的改进，可以用现有的实验技术制备劳克林态。
2022-03-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas 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
Scrutinizing single-qubit quantum channels: Theory and experiment with trapped ions
我们报告实验实施的各种类型的量子位通道使用一个单独的被困离子。我们分析了实验数据，并根据这些数据进行了量子信道的层析重建。具体而言，我们研究了相位阻尼通道，其中阻尼作用于布洛赫球的xy平面或包含布洛赫球原点的任意平面。我们还通过实验实现并分析了除了相位阻尼之外还影响偏振旋转的量子信道。我们使用三种重建方案从实验数据中估计量子信道：（1）线性逆方法，（2）极大似然估计，和（3）约束极大似然估计。我们考虑到现实的实验条件下，不完善的测试状态的准备和有偏见的测量纳入估计方案。结果，我们发现，在测试状态的准备过程中以及在所考虑的离子阱系统的测量中存在的缺陷并不限制所需通道的实现的控制。即使测试状态和后续测量的不完善的准备仍然提供了足够的资源，完整的量子通道断层扫描。
2009-04-06 quant-ph
Efficient Preparation of Fermionic Superfluids in an Optical Dipole Trap through Reinforcement Learning
本文提出基于强化学习的控制框架，利用SAC算法优化Li6费米气体的蒸发冷却过程，在0.5秒内将原子密度提升130%，为复杂原子物理实验的闭环量子控制提供了有效工具。
2025-07-17 cond-mat.quant-gas quant-ph
Multi-particle entanglement of hot trapped ions
我们提出了一种在离子阱中制备多粒子纠缠态的有效方法，并提出了一系列有趣的效应和应用。我们的制备方案利用了离子的集体振动运动，但它的工作方式使得这种运动在实验中不需要完全控制。离子可以，例如，处于热运动中并与周围的热浴交换机械能，而不会对内部状态制备产生有害影响。我们的方案不需要进入阱中的单个离子。
1999-01-26 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
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
A Method for Preparation and Readout of Polyatomic Molecules in Single Quantum States
多原子分子离子包含有用量子系统的许多期望属性，包括丰富的内部自由度和与环境的高度可控耦合。到目前为止，绝大多数关于分子离子的特定状态的实验工作都集中在双原子物种上。在单量子态中制备和读出多原子分子的能力将使量子化学无法获得的各种实验途径成为可能，包括在精确测量、单分子水平的灵敏化学和手性分析以及Hz水平分子隧穿动力学的精确研究中的新应用。虽然用激光冷却的原子离子通过共振冷却来冷却多原子离子的运动状态是简单的，但是将这种运动状态耦合到分子的内部状态已经证明是具有挑战性的。在这里，我们提出了一种新的方法读出和投影测量的内部状态的捕获多原子离子。该方法利用了分子中丰富的技术上可访问的旋转状态的多样性，以实现强大的状态准备和读出，其严格程度远远低于最近在双原子分子上证明的量子逻辑方法。该方法可以应用于任何合理的小（小于约10个原子）的多原子离子与各向异性极化。
2017-12-20 quant-ph
Transport of Quantum States and Separation of Ions in a Dual RF Ion Trap
我们已经研究了与双线性离子阱相关的离子动力学，其中离子可以存储在两个不同的位置之间并在两个不同的位置之间移动。这样的陷阱是用于设计离子系综的任意量子态的系统的构建块。具体而言，该阱是使用一系列互连离子阱的可扩展量子计算策略中的单位单元。我们已经在50个$μ$中以接近单位效率（$> 10^{6}$连续转移）和可忽略的运动加热在1.2 mm的陷阱位置之间转移离子，同时保持内部状态相干性。此外，我们已经将两个离子分离到两个不同的陷阱中。
2002-05-15 quant-ph
Decoherence and fidelity in ion traps with fluctuating trap parameters
我们考虑两种不同类型的波动在离子阱的潜力：外部波动电场，这会导致统计运动（"摆动"）的离子相对于中心的陷阱，和波动的弹性常数，这是由于波动的交流分量的电位施加在保罗陷阱的离子。我们写下这两种情况下的主方程，平均噪声，获得加热的离子的表达式。我们将我们的结果与以前的结果进行了比较，在离子阱中的远距离共振光阱和加热。波动的外部电场对量子门操作（受控非）的影响是确定的，并导出该操作的保真度。
1998-12-17 quant-ph
Heralded W state preparation using laser-designed super-atoms
我们提出了一个利用里德伯阻塞效应制备最大纠缠W态原子系综的方案。我们的协议的成功是由一个离子的检测，从而作为成功的纠缠态制备的先驱表明。制备方案的保真度与系综中的原子数无关。因此，在偶极阱中，从背景气体中随机加载的一小群原子可以可靠地制备成最大纠缠态，而不管原子数的波动。
2015-05-12 quant-ph
Microfabricated Ion Traps
离子阱提供了研究基本量子系统的机会，具有高精度，与环境高度解耦。单个原子离子可以用电场控制和操纵，用激光冷却冷却到运动的基态，并使用光学和微波辐射进行相干操纵。微制造的离子阱具有允许更小的阱尺寸和更好的可扩展性的优点，这也使它们成为下一代量子技术的重要组成部分。在这里，我们提供了一个微型离子阱的原理和操作的介绍。我们展示了材料和电气方面的考虑，这是至关重要的设计这样的陷阱结构的概述。我们提供指导，在如何选择适当的制造设计，考虑不同的方法，制造的微离子阱和讨论以前实现的结构。我们还讨论了离子阱中离子的反常加热现象，这是离子阱小型化的一个重要因素。
2011-06-28 quant-ph
Individual addressing of ions using magnetic field gradients in a surface-electrode ion trap
微制造阱中的离子密集阵列代表了一种可能的方法来按比例放大离子阱量子计算。寻址单个离子的能力是这种方案的重要组成部分。我们证明了个体寻址的被困离子在一个微制造的表面电极陷阱，使用芯片上产生的磁场梯度。对于相隔5 μ m的两个离子，实现了310（2）kHz的频率分裂。选择性单量子位操作在两个捕获离子之一上进行，平均串扰为2.2+/-1.0%。通过自旋回波技术测量的相干时间不受场梯度的影响。
2008-11-14 quant-ph
Ion trap architectures and new directions
在过去的十年中，捕获离子技术在性能、鲁棒性和多功能性方面取得了进步。随着世界范围内捕获的离子群数量的增加，目前正在使用无数的阱架构。囚禁离子的应用包括：量子模拟，计算和网络，时间标准和量子动力学的基础研究。这种阱的设计是由这些不同的研究目标驱动的，但是一些普遍期望的性质已经导致了离子阱制造厂的发展。捕获离子可实现的出色控制和光子读出的能力，使量子网络利用远程离子节点之间的纠缠取得了进展。在这里，我们介绍了社区目前使用的陷阱架构的选择，并介绍了它们最显著的特征，确定了特别适合量子网络的特征。我们还讨论了我们自己的内部研究工作，旨在长距离捕获离子网络。
2017-08-15 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
Unconditional preparation of entanglement between atoms in cascaded optical cavities
我们提出了一个方案，使囚禁在不同高精细度光腔中的原子的内部态无条件纠缠。该方案在级联腔QED中使用量子库工程技术，并在腔之间产生理想（无损）耦合的纠缠纯态。高纠缠态也被证明是可能的实现腔QED参数和非理想耦合。
2003-07-08 quant-ph
Efficient preparation and detection of microwave dressed-state qubits and qutrits with trapped ions
本文提出了一种制备和探测三能级微波缀饰单离子系统全部本征态的方法。该方法显着降低了实验的复杂性与修饰状态量子比特的门操作，以及允许所有三个修饰状态被准备和检测，从而提供访问一个qutrit，这是很好地保护磁场噪声。此外，我们证明了单独寻址的时钟转换在两个离子使用强静磁场梯度，表明我们的方法可以用来制备和检测微波修饰态的离子串时，进行多离子量子操作与微波和射频字段。时钟跃迁的个体可寻址性也可以允许使用激光控制串中任意离子之间的成对相互作用强度。
2014-12-08 physics.atom-ph quant-ph
Electron impact ionization loading of a surface electrode ion trap
本文提出了一种利用电子碰撞电离加载表面电极离子阱的方法。该方法依赖于表面电极几何形状的性质，即陷阱深度可以以更多的微动为代价来增加。通过引入缓冲气体，我们可以抵消与微动相关的射频加热，并受益于更大的陷阱深度。在阱的初始加载之后，可以使用标准补偿技术来消除由带电电介质产生的杂散场，并允许在超高真空下加载阱。
2006-06-29 quant-ph
Ion-trap quantum information processing: experimental status
在超高真空中捕获的原子离子形成了一个特别好理解和有用的物理系统，用于量子信息处理。它们为量子信息提供了极好的屏蔽，使其免受环境噪声的影响，而强的、良好控制的激光相互作用则容易提供量子逻辑门。许多基本的量子信息协议已被证明与捕获的离子。目前的许多工作旨在使用复杂的微制造陷阱阵列构建大规模的离子阱量子计算机。有几个研究小组也在积极研究捕获离子与光子的量子界面。
2008-05-19 quant-ph
Scalable Trapped Ion Quantum Computation with a Probabilistic Ion-Photon Mapping
提出了一种基于概率离子-光子映射的大规模量子计算和通信中囚禁离子定标方法。通过探测自发发射的光子，伴随着相邻离子之间的局部库仑相互作用，可以实现远程捕获离子之间的确定性量子门。我们讨论了不同概率纠缠方案的门速度和对实验噪声的容忍度。
2004-01-05 quant-ph
T-junction ion trap array for two-dimensional ion shuttling, storage and manipulation
我们演示了一个二维11区离子阱阵列，其中单个激光冷却原子离子被存储、分离、穿梭和交换。阱的几何形状由两个线性射频离子阱部分组成，这两个部分以90度角连接以形成T形结构。我们穿梭的T-结的角落周围的单个离子和交换的位置，两个结晶的离子使用电压序列设计，以适应非平凡的电位附近的结。该系统实现了对多离子的全二维控制，这对于实现可扩展的离子阱量子计算和量子网络具有重要意义。
2005-08-13 quant-ph
On the Transport of Atomic Ions in Linear and Multidimensional Ion Trap Arrays
被捕获的原子离子已经成为量子计算机最有前途的架构之一，并且目前的努力现在致力于通过复杂的分段离子阱结构来传输被捕获的离子，以便按比例放大到更大数量的被捕获的离子量子位。本文讨论了在任何类型的复杂多维射频（保罗）离子阱阵列中离子输运的几个重要问题。我们开发了一个一般的理论框架，应用时间相关的电场穿梭激光冷却离子沿任何所需的轨迹，并描述了一种方法，用于确定任意穿梭时间表上的量子态的捕获离子运动的效果。除了在短距离线性穿梭的一般情况下，我们引入的问题，特别是穿梭通过多维路口，这是所需的任意控制的位置的大型阵列的被困离子。这包括离子在拐角处的传输，通过十字或T结，以及激光冷却晶体中多个离子的位置交换。在可能的情况下，我们最近的实验结果在一个多维的T结陷阱，实现了任意的2维运输。
2008-02-20 quant-ph
Ion-trap quantum logic using long-wavelength radiation
提出了一种量子信息处理器，它结合了实验技术和在核磁共振实验或捕获离子中成功证明的技术。施加到离子阱的额外的不均匀磁场i）使单独的离子共振（量子位）移位，使得它们通过频率可区分，以及ii）介导被捕获离子的内部自由度和外部自由度之间的耦合。该方案允许一个单独的地址和相干操纵离子限制在电动势阱中使用的射频或微波制度的辐射。
2001-12-19 quant-ph
Versatile ytterbium ion trap experiment for operation of scalable ion trap chips with motional heating and transition frequency measurements
我们提出了一个镱离子阱实验的设计和操作与设置提供多功能的光学访问和90电互连，可以主机先进的表面和多层离子阱芯片安装在芯片载体上。我们操作了一个与该芯片载体设计兼容的宏观离子阱，并对其性能进行了测试，证明了长期频率>1 MHz，并捕获和冷却了几乎所有的稳定同位素，包括171 Yb+离子以及离子晶体。对于这个特殊的抽头，我们测量运动加热率，<n-dot>并观察<n-dot>到不同长期频率ω的1/ω ^2行为。在离子电极间距为310（10）μ m时，我们还确定了频谱噪声密度S_E（1 MHz）= 3.6（9）× 10 ^-11 V^2 m^-2 Hz^-1。本文描述了Yb ~+离子的俘获和冷却实验装置，给出了170 Yb ~+、171 Yb ~+、172 Yb ~+、174 Yb ~+和176 Yb ~+稳定同位素的2S_1/2 - 2P_1/2和2D_3/2 - 3D[3/2]_1/2跃迁的频率测量结果。
2010-12-17 quant-ph
Heating rate and electrode charging measurements in a scalable, microfabricated, surface-electrode ion trap
我们使用已建立的半导体集成电路和微机电系统（MEMS）的微制造工艺，在原则上可扩展到更大的离子阱阵列，实现离子阱量子信息处理，提出了一个表面电极离子“芯片”陷阱制造的性能。我们测量射频离子微动平行和垂直于平面的陷阱电极，并发现封装电容器减少到<10 nm的幅度。我们还测量了离子捕获寿命，由于激光入射在陷阱电极上的充电效应，以及单个被捕获离子的加热速率。这种陷阱的性能被认为是与其他相同大小的规模相媲美。
2011-05-24 quant-ph
Ion Trapping with a Laser-written 3D Miniaturized Monolithic Linear Paul Trap for Microcavity Integration
本文提出一种激光写入的金镀熔融石英单片线性Paul阱，实现高数值孔径接入与电极精确隔离，并成功演示离子囚禁，为微腔集成奠定基础。
2024-09-19 quant-ph
Superconducting microfabricated ion traps
我们用铌和氮化铌制作了超导离子阱，并在低温下捕获单个88 Sr离子。超导转变的验证和特点是通过测量电阻和临界电流，使用4线测量陷阱结构，并观察在射频反射的变化。在6 K，800 kHz下观察到的最低加热速率为2.1（3）量子/秒，并且在超导转变过程中没有显着变化，表明异常加热主要是由表面上的噪声源引起的。这种超导离子阱的演示为将捕获的离子和分子离子与超导设备集成提供了可能性。
2010-12-14 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
A single trapped ion in a finite range trap
本文提出了一种描述离子在实际有限射程阱中动力学行为的方法。我们这个现实的潜力与一个可解的模型，我们得到这个潜在的动力学变量（提高和降低运营商）。我们考虑了这种受限离子在有限程阱中的相干相互作用，证明了它的质心运动定态是一种特殊的非线性相干态。研究了这种状态的物理性质及其对有限势范围的依赖性。
2011-12-25 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
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
Normal modes of trapped ions in the presence of anharmonic trap potentials
我们从理论和实验上研究了非谐项对线性囚禁离子链的囚禁势的影响。我们集中在两个不同的影响，成为显着的不同层次的非谐性。第一个是多离子晶体的离子振动的正常模式的振荡频率和振幅的修改，这是由于每个离子经历电位中的不同曲率。在第二种效应中，随着非谐性的增加或更高的激励振幅而发生，简正模频率的振幅依赖性偏移变得重要。我们评估了简正模的频率和振幅位移，并评论了其对量子信息处理和量子态态工程的影响。由于非谐项与谐波项的比率通常随着离子-电极距离的减小而增大，因此随着离子阱尺寸的减小，非谐效应将变得更加显著。因此，为了避免不必要的问题，在圈闭开发的设计阶段就应考虑到非谐性。
2011-05-24 quant-ph
2-photon ionization and necessary laser and vacuum systems for experiments with trapped strontium ions
本文描述了一种在线性射频阱中对锶原子进行光量子化的有效方法。我们采用双光子二级过程激发自电离共振（4d ~ 2 + 5 p ~ 2）~ 1D ~ 2。采用双脉冲钛宝石激光系统，在431 nm处提供82 MHz的100 fsec脉冲。详细介绍了用于激光冷却和激发量子跃迁的Sr ~+跃迁激光系统、真空系统和离子阱结构的制作。利用当前的设置，在UHV压力下实现了线性离子链的容易且可重复的捕获。
2007-12-03 quant-ph
Suppression of Heating Rates in Cryogenic Surface-Electrode Ion Traps
捕获离子的密集阵列提供了一种按比例放大离子阱量子信息处理的方法。然而，离子阱的小型化目前受到在亚100 μ m离子电极距离处急剧增加的运动态退相干的限制。我们的特点在低温冷却的表面电极陷阱，在75微米至150微米范围内的特征尺寸的加热速率。在冷却到6 K时，测得的速率被抑制了7个数量级，比先前发表的在室温下操作的类似大小的陷阱的数据低两个数量级。观察到的噪声强烈依赖于制造工艺，这表明进一步的改进是可能的。
2007-11-16 quant-ph
