使用近场微波的高保真捕获离子量子逻辑

微波腔中里德堡离子混合high-N00N态的确定性产生

Deterministic generation of hybrid high-N00N states with Rydberg ions trapped in microwave cavities

囚禁离子是量子技术最有前途的平台之一。它们是迄今为止开发的最精确的时钟和传感器的核心，这些时钟和传感器利用离子的单个电子或运动自由度的量子相干性。然而，未来的高精度量子精密测量将需要使用几个自由度的纠缠态。在这里，我们提出了一个协议，能够产生高N00N态之间的纠缠被困离子的运动和电磁腔模式，一个所谓的混合配置共享。我们证明了该建议的可行性，在一个平台组成的被困离子激发到其圆形里德伯态流形，耦合到一个高Q微波腔的模式。这种紧凑的混合架构的优点是，它可以耦合到非常不同的性质的信号，修改离子运动或腔模式。此外，可以在状态准备阶段之后立即使用完全相同的设置来实现量子精密测量所需的干涉仪。

囚禁离子的简化量子逻辑

Simplified quantum logic with trapped ions

我们描述了一个简化的计划，量子逻辑与收集激光冷却囚禁原子离子。基于Cirac和Zoller的方案，我们展示了如何将离子运动的集体模式和单个离子的内部状态之间的基本受控非门减少到单个激光脉冲，并且可以消除对第三辅助内部电子状态的需要。

用于囚禁离子的微波驱动同种类离子交感冷却

Microwave-driven same-species sympathetic cooling for trapped ions

研究提出用同种类离子进行交感冷却的方案，通过集成微波控制实现脉冲边带冷却和离子寻址，简化光学要求，将双离子门模式冷却到接近基态，测试了每个冷却周期数据量子比特的诱导误差。

囚禁离子的强耦合量子逻辑

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。

用于捕获离子量子比特的鲁棒且快速的微波驱动量子逻辑

Robust and fast microwave-driven quantum logic for trapped-ion qubits

本研究在低温表面阱中利用近场微波实现了捕获离子量子比特的快速Mølmer-Sørensen门，并引入Walsh调制动力学去耦方案以抑制误差，性能接近激光驱动门。

单囚禁原子的绝热量子态操纵

Adiabatic Quantum State Manipulation of Single Trapped Atoms

我们使用微波诱导绝热通道内的光学囚禁单个中性Cs原子的字符串的选择性自旋翻转。我们利用磁场梯度使原子的跃迁频率随位置变化。为了翻转选定原子的自旋，我们用光学方法测量它的位置，并在其各自的共振频率上扫描微波频率。我们分析了该方案的寻址分辨率和实验鲁棒性。此外，我们表明，绝热自旋翻转也可以诱导与一个固定的微波频率确定性运输的原子通过共振的位置。

Rydberg离子门中STIRAP与微波修饰路径的解耦

Decoupling of the STIRAP and Microwave-Dressing paths in Trapped Rydberg Ion Gates

本文提出一种解耦STIRAP与微波修饰路径的方法，提升Rydberg离子门的保真度，实验参数下达到99.93%，并实现非绝热加速至400ns。

囚禁离子与laser和量子化腔场相互作用的快量子逻辑门

Fast quantum logic gates with trapped ions interacting with external laser and quantized cavity field beyond the Lamb-Dicke regime

提出了一种利用单色光场和量子化腔场相互作用操纵囚禁离子实现量子逻辑门的方案。对于非共振激光脉冲或量子化腔场实现离子态跃迁的特征时间，当Lamb-Dicke参数值为大的$η_{L}=η_{c}=0.2$时，特征时间急剧下降，并且随着初始态振动量子数$m$的增加，特征时间进一步减小.

利用微波辐射在囚禁离子中实现三方量子密集编码的实用方案

Practical scheme for quantum dense coding between three parties using microwave radiation in trapped ions

我们提出了一个在微波和磁场梯度的辅助下，通过操纵三个被限制在微阱中的离子来实现三方之间的二维量子密集编码（QDC）的实用方案.在我们的方案中的离子不需要被严格冷却到振动基态，因为单量子比特和多量子比特操作是通过伊辛项进行的，其中离子的振动模式在整个方案中保持不变，使得我们的方案对离子的加热具有鲁棒性。我们还提出了实施三方QDC实验的详细步骤和参数，并表明所提出的方案是在目前的离子阱实验技术。

囚禁离子中的选择性相互作用：态重构和量子逻辑

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。

利用位置相关交流斯塔克位移的囚禁离子量子逻辑

Trapped-Ion Quantum Logic Utilizing Position-Dependent ac Stark Shifts

我们提出了一个方案，利用位置相关的交流斯塔克位移做量子逻辑与囚禁离子。通过适当选择远离共振高斯激光束的方向、位置和大小以及功率和频率，可以将特定的交流斯塔克位移分配给各个离子，使它们在频率空间中可区分。与先前的基于全光的具有捕获离子的量子门相比，本方案使得能够单独寻址单个离子和选择性寻址用于双离子量子门的任何离子对，而不使用紧密聚焦的激光束。此外，与其他退相干源相比，由于非共振激发引起的退相干率可以忽略不计。

一种利用离子自旋分子和微波辐射的量子计算机

A quantum computer using a trapped-ion spin molecule and microwave radiation

我们提出了一种新的设计的量子信息处理器，量子比特被编码成超精细状态的离子保持在一个线性阵列的单独定制的微陷阱和坐在一个空间变化的磁场。磁场梯度引入空间依赖的量子位跃迁频率和量子位之间的自旋-自旋相互作用类型。单量子位和多量子位操作是通过共振微波脉冲实现的，如在液体NMR量子计算中，而量子位读出和复位是通过捕获离子荧光搁置技术实现的。通过调整微陷阱的配置，我们可以在硬件中定制量子比特的谐振频率和耦合强度。我们表明，该系统具有边带过渡结构，它不与处理器的大小，允许量子位之间的可扩展的频率歧视的规模。通过使用大的磁场梯度，可以经由频率选择性光脉冲来读出和重置离子链中的量子位，从而避免需要许多紧密聚焦的激光束来进行空间量子位寻址。

运行光晶格辅助的囚禁离子运动的微波控制

Microwave control of trapped-ion motion assisted by a running optical lattice

我们实验证明微波控制的运动状态的囚禁离子放置在一个运行的光晶格产生的状态相关的潜力。光晶格深度和运行晶格频率两者提供自旋-运动耦合强度的可调谐性。利用自旋-运动耦合来演示Yb 171离子到运动基态的边带冷却。

用于高保真近场微波驱动量子逻辑的低温离子阱系统

Cryogenic ion trap system for high-fidelity near-field microwave-driven quantum logic

本文设计并表征了一个低温离子阱系统，通过集成片上微波谐振器与特殊电极几何结构，实现高保真近场微波驱动的量子逻辑门。

囚禁离子驱动几何相位门

Driven Geometric Phase Gates with Trapped Ions

我们描述了一种激光-微波混合方案，用于在囚禁离子的晶体中实现双量子比特几何相位门。所提出的门可以达到低于容错阈值的热，失相，激光相位和微波强度噪声的存在下的错误。此外，我们的建议是技术上要求较低，比以前的计划，因为它不需要一个激光装置与干涉稳定性。激光束被调谐到接近单个振动边带以纠缠量子比特，而强微波驱动为门提供几何特征，从而保护量子比特免受这些不同噪声源的影响。一个彻底的分析和数值研究，这些门的性能在现实的嘈杂制度。

捕获离子与微波和近动振荡磁场梯度的自旋运动耦合

Trapped-ion spin-motion coupling with microwaves and a near-motional oscillating magnetic field gradient

提出了一种利用微波和在离子运动频率附近振荡的磁场梯度实现囚禁离子自旋-运动耦合的新方法。我们证明和表征这种耦合实验使用一个单一的离子在一个表面电极陷阱，结合载流电极产生的微波场和振荡磁场梯度。利用这种方法，我们实现了单个运动模到其基态的分解边带冷却。

基于光阱里德伯原子偶极-偶极相互作用的量子逻辑器件分析

Analysis of a quantum logic device based on dipole-dipole interactions of optically trapped Rydberg atoms

本文详细分析和设计了一种基于光阱中原子间里德伯态偶极-偶极耦合相互作用的中性原子量子逻辑器件。列举了导致退相干和保真度损失的主要物理机制。我们的研究结果支持在MHz速率下执行单和双量子比特门的可行性，对于每个操作，退相干概率和保真度误差在$10^{-3}$的水平。目前的局限性和可能的方法，以进一步改善设备进行了讨论。

微波捕获离子量子计算机的蓝图

Blueprint for a microwave trapped-ion quantum computer

通用量子计算机的可用性将对大量研究领域和整个社会产生根本性影响。越来越多的科学和工业界正在努力实现这样的装置。任意大的量子计算机最好使用模块化方法构建。我们提出了一个基于捕获离子的可扩展量子计算机模块的蓝图，它使得创建一个基于长波长辐射的可扩展量子计算机架构成为可能量子门。这些模块作为独立单元控制所有操作，使用硅微制造技术建造，并且它们在当前技术的范围内。为了执行所需的量子计算，这些模块利用基于长波长辐射的量子门技术。为了将这种微波量子计算机架构扩展到任意大小，我们提出了一种完全可扩展的设计，该设计利用不同模块之间的离子传输，从而允许连接任意多个模块以构建大规模设备。一个高错误阈值的表面错误校正代码可以实现在所提出的架构执行容错操作。只需进行微小的调整，所提出的模块也适用于替代的捕获离子量子计算机架构，例如使用光子互连的方案。

稳健的非微扰囚禁离子量子逻辑

Robust Nonperturbative Trapped-Ion Quantum Logic

研究囚禁离子量子逻辑中因弱耦合和谐波动力学对门时间有限制的问题，通过设计最优驱动方案，利用非谐动力学实现快速高保真纠缠门，并增强对系统缺陷的抗性。

利用玻色-爱因斯坦凝聚体探测微波光子

Sensing microwave photons with a Bose-Einstein condensate

研究了磁囚禁的铷原子玻色-爱因斯坦凝聚体与共面波导谐振腔维持的稳态微波辐射场的相互作用。这种耦合允许通过计数由于到非捕获状态的超精细跃迁而从冷凝物中掉出的原子来测量谐振器的磁场。我们确定的量子效率，这种检测方案，并表明，弱微波场在单光子水平可以感测到的积分时间的顺序为一秒。

基于振荡磁场的囚禁离子量子逻辑门

Trapped-ion quantum logic gates based on oscillating magnetic fields

振荡磁场和场梯度可以用于实现单量子比特旋转和纠缠多量子比特量子门，用于捕获离子量子信息处理（QIP）。随着在微制造的表面电极陷阱的电流产生的字段，它应该是可能的，以实现门的速度是可比的光诱导门的离子晶体和电极表面之间的现实距离。磁场介导的门有可能显着减少开销的激光束控制和运动状态初始化相比，目前的QIP实验与捕获离子，并将消除自发散射，在激光介导的门退相干的基本来源。

利用微波辐射在甲基中实现噪声保护的逻辑量子比特

Implementing a Noise Protected Logical Qubit in Methyl Groups via Microwave Irradiation

我们提出了一个原理验证实验，在甲基中三个相同自旋的噪声保护子空间中编码一个逻辑量子比特。波函数的对称性分析表明，该费米系统的空间自由度和自旋自由度之间存在对称性关联。我们表明，可以使用这种相关性填充无噪声子系统依赖于与圆极化微波场的甲基基团的电偶极矩之间的相互作用。逻辑门通过控制所施加场的强度和相位来实现。

分子超精细相互作用中囚禁原子的量子逻辑

Quantum Logic for Trapped Atoms via Molecular Hyperfine Interactions

研究了囚禁在光晶格中的两个中性原子与激发态分子超精细势场的确定性纠缠。信息可以被编码在基态超精细能级中，并通过诱导的电偶极-偶极相互作用将原子成对地聚集在一起以执行量子逻辑操作来处理。对于两个三能级原子，证明了同时执行对角型和交换型纠缠门的可能性，并导出了纠缠保真度的品质因数。计算了两个~（87）Rb原子在超精细结构和有限原子局域化条件下执行CPHASE门的保真度。退相干的主要来源是自发发射，它可以最小化的相互作用时间相比，散射率和充分分离的原子波包。此外，与逻辑基之外的状态的相干耦合可以受到状态相关捕获势的约束。

在囚禁离子量子计算机上对编码于Steane码的逻辑三比特量子傅里叶变换进行基准测试

Benchmarking logical three-qubit quantum Fourier transform encoded in the Steane code on a trapped-ion quantum computer

本研究采用Steane码实现逻辑编码三比特量子傅里叶变换线路，在囚禁离子量子计算机上完成组件及整体线路的基准测试，验证了逻辑量子线路性能与组件预测的一致性。

囚禁离子上快速鲁棒双量子门的脉冲动力学解耦

Pulsed Dynamical Decoupling for Fast and Robust Two-Qubit Gates on Trapped Ions

我们提出了一种脉冲动态解耦协议，作为两个微波驱动的囚禁离子超精细量子比特之间的可调，快速，鲁棒的量子相位门的发生器。该协议由一系列$π$脉冲组成，这些脉冲作用于沿外部施加的磁场梯度定向的离子。与现有方法相比，在我们的设计中，离子链的两种振动模式在外部微波驱动的影响下合作，以实现显着提高门速度。我们的计划是强大的对占主导地位的噪声源，这是错误的磁场和微波脉冲强度，以及运动加热，预测两个量子比特门以上的$99.9\%$在几十微秒的结晶度。

远距离囚禁离子间的量子逻辑

Quantum Logic Between Distant Trapped Ions

囚禁原子离子由于其长的囚禁时间、良好的相干性以及对原子内部态的精细控制而被证明是实现量子计算的最有希望的候选者之一。将离子（量子存储器）与光子（距离链路）集成为大规模量子计算和长距离量子通信提供了一条独特的途径。在这篇文章中，我们提出了一个详细的审查的实验实现的预示光子介导的量子门之间的远程离子，并雇用这个门执行之间的距离约为一米的两个离子之间的隐形传态协议。

囚禁离子量子比特上量子逻辑门的鲁棒、自洽、闭合形式层析成像

Robust, self-consistent, closed-form tomography of quantum logic gates on a trapped ion qubit

我们介绍并实验证明：（1）一个称为“门集层析成像”（GST）的框架，用于自洽地表征黑盒量子器件上的整个量子逻辑门集;（2）一个显式的线性反转门集层析成像（LGST）的封闭形式协议，其可靠性与诸如局部极大似然值等病理无关;以及（3）一种简单的协议，用于在不参考目标门的情况下，基于其预测一组测试实验的良好程度，客观地对断层摄影估计的准确性进行评分。我们使用门集层析术来表征单个捕获离子量子比特上的一组Clifford生成门，并比较（i）标准过程层析术;（ii）线性门集层析术;和（iii）极大似然门集层析术的性能。

基于离子阱的混合相干和随机电路级噪声模型下的表面码逻辑错误率

Logical Error Rates for the Surface Code Under a Mixed Coherent and Stochastic Circuit-Level Noise Model Inspired by Trapped Ions

本文研究了基于离子阱的混合相干和随机噪声模型下的表面码逻辑错误率，验证了在高退相位率下错误抑制能力及逻辑错误率与随机模拟的一致性。

囚禁离子中玻色子逻辑态的鲁棒确定性制备

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。

横截性和晶格手术：探索用捕获离子量子处理器实现耦合逻辑量子比特的现实途径

Transversality and lattice surgery: exploring realistic routes towards coupled logical qubits with trapped-ion quantum processors

主动量子纠错已被确定为未来量子计算机的关键成分，激发了最近的实验努力，使用小拓扑码编码逻辑量子比特。除了证明编码的有益作用外，大规模量子计算机进展的一个盈亏平衡点将是实现一组通用的门。各种量子技术很快将面临这一中期挑战，这就迫切需要对其前景进行现实的评估。在这项工作中，我们追求这一目标，通过评估当前的捕获离子架构的能力，面对这一追求的最苛刻的部分之一：编码的逻辑量子比特之间的纠缠CNOT门的实现。我们提出了一个详细的比较研究的两种替代策略的捕获离子拓扑色码，无论是横向或晶格手术的方法，其特征在于一个详细的微观建模的当前技术能力和实验来源的噪音困扰不同的操作。我们仔细的容错设计，再加上低资源优化，使我们能够通过详尽的数值模拟确定的实验制度，每种方法变得有利。我们希望我们的研究有助于指导离子阱量子计算机的未来发展。

囚禁钙离子中里德堡态的微波修饰

Microwave-Dressing of Rydberg States in a Trapped Calcium Ion

本研究利用光场和微波场激发囚禁冷40Ca+离子的里德堡态，在n=49流形中观测了S和P态的微波修饰，实验结果与多能级计算吻合，为控制单离子及离子晶体里德堡态相互作用提供了重要依据。

量子逻辑网络的多粒子纠缠：对冷囚禁离子的应用

Multiparticle entanglement with quantum logic networks: Application to cold trapped ions

我们展示了如何在任意大小N的量子寄存器上构造多量子比特控制门。这个门在由其他N-1个量子位的状态调节的特定量子位上执行单量子位操作。我们提供了一个算法，如何建立一个由单量子比特旋转和多量子比特控制非门组成的网络阵列，用于合成N个量子比特的任意纠缠量子态。我们说明了一个系统的冷捕获离子的算法。该示例说明了多量子位CNOT门的直接实现与其分解成两量子位CNOT门的网络相比的效率。

囚禁离子的微波近场量子控制

Microwave Near-Field Quantum Control of Trapped Ions

25Mg+离子的自旋和运动自由度的微波近场量子控制可用于产生两离子纠缠，如最近在Ospelkaus等人[Nature 476，181（2011）]中所证明的。在这里，我们描述了这些实验的设置和校准程序的其他细节。我们讨论了表面电极阱和微波系统的设计和特性，并将微波近场的实验测量与数值模拟进行了比较。此外，我们提出了一种方法，利用振荡磁场梯度检测微动引起的有质动力的射频电位在线性陷阱。最后，我们讨论了微波驱动的双离子纠缠门在我们的系统目前的局限性。

基于离子俘获超精细量子比特的高保真量子逻辑门

High-fidelity quantum logic gates using trapped-ion hyperfine qubits

我们演示了激光驱动的双量子位和单量子位逻辑门，其正确率分别为99.9（1）%和99.9934（3）%，显著高于容错量子计算所需的约99%的最小阈值水平，使用存储在室温阱中的钙-43离子的超精细基态中的量子位。我们研究的速度/保真度的权衡为两个量子位门，门时间之间的3.8 $μ$ s和520 $μ$ s，并开发一个理论误差模型，这是与数据一致，这使我们能够识别的主要技术来源的不忠。

具有全局辐射场的囚禁离子量子逻辑

Trapped-ion quantum logic with global radiation fields

囚禁离子是构建大规模量子计算机的一种很有前途的工具。然而，在任何提出的基于离子的架构中实现量子门所需的辐射场的数量与量子计算机内的离子数量成比例，这在想象具有数百万个离子的设备时构成了一个主要障碍。在这里，我们提出了一个根本不同的概念，捕获离子量子计算，这种有害的缩放完全消失，取代数以百万计的辐射场只有少数领域。该方法基于施加到每个逻辑门位置的单独控制的电压，以便于类似于经典计算机处理器内的传统晶体管架构的实际门操作。为了证明这种方法的关键原理，我们实现了一种基于长波长辐射的通用量子门方法，并使用这种方法生成保真度为0.985的两个量子工程时钟量子比特的最大纠缠态（12）。该量子门也构成了用于量子精密测量、感测和模拟的简单实现工具。

微波修饰态量子比特和量子阱的高效制备与探测

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。

快速混合物种量子逻辑门用于囚离子量子网络

Fast mixed-species quantum logic gates for trapped-ion quantum networks

本文提出了一种基于超快激光的混合物种量子逻辑门方案，实现高速纠缠操作，用于保护量子信息传输接口免受退相干影响。

在受限离子链中利用轴向运动模式实现高保真度的双量子比特量子逻辑门

High-fidelity two-qubit quantum logic gates in a trapped-ion chain using axial motional modes

本研究通过优化轴向运动模式，实现了高保真度的双量子比特逻辑门，提升了离子阱量子处理器的可扩展性和应用潜力。

Demonstration of Shor encoding on a trapped-ion quantum computer

Fault-tolerant quantum error correction (QEC) is crucial for unlocking the true power of quantum computers. QEC codes use multiple physical qubits to encode a logical qubit, which is protected against errors at the physical qubit level. Here we use a trapped ion system to experimentally prepare $m$-qubit GHZ states and sample the measurement results to construct $m\times m$ logical states of the $[[m^2,1,m]]$ Shor code, up to $m=7$. The synthetic logical fidelity shows how deeper encoding can compensate for additional gate errors in state preparation for larger logical states. However, the opt…

在囚禁离子量子计算机上使用横向门和格点手术实现逻辑量子比特的高保真容错隐形传态

High-fidelity and Fault-tolerant Teleportation of a Logical Qubit using Transversal Gates and Lattice Surgery on a Trapped-ion Quantum Computer

本研究在Quantinuum H2囚禁离子量子处理器上首次演示了Steane码的容错态隐形传态，使用横向门和格点手术协议实现了高达0.989(2)的逻辑过程保真度。

陷波原子微波钟的“神奇”射频敷料

"Magic" radio-frequency dressing for trapped atomic microwave clocks

有人提出利用磁囚禁原子系综来提高微波钟的询问时间。为了减轻磁阱的扰动效应，采用近魔场配置，其中所涉及的时钟跃迁变得独立于原子的势能到一阶。然而，高阶效应是失相的主要来源，限制了该方法的性能。在这里，我们提出了一个简单的方法来消除能量依赖的第一和第二阶，使用弱射频敷料。我们给出了87Rb原子的修整频率、振幅和俘获场的值，并定量地研究了这些二阶幻数条件对系统参数变化的鲁棒性。我们的结论是，射频敷料可以抑制场诱导的失相至少一个数量级的典型实验参数

基于共振冷却离子的量子逻辑

Quantum Logic Using Sympathetically Cooled Ions

量子逻辑操作对被捕获离子的保真度的一个限制来自于离子集体运动模式的加热。在逻辑操作期间离子的交感冷却可以消除这种误差源。我们讨论了这个建议的优点和缺点，并描述了可能的实验实现。我们还提出了一个概述在这个计划中的捕获离子动力学。

用于囚禁离子量子处理器的完全集成双量子比特计算寄存器上的任意量子电路

Arbitrary quantum circuits on a fully integrated two-qubit computation register for a trapped-ion quantum processor

本文在基于量子电荷耦合器件架构的囚禁离子处理器中，利用芯片集成微波寻址在 ^9Be^+ 双离子晶体上实现通用门集与任意双量子比特电路，并表征串扰和门性能。

用于囚禁中性原子中有限能量GKP量子比特的确定性通用逻辑门

Deterministic Universal Logical Gates for Finite-Energy GKP Qubits in Trapped Neutral Atoms

该研究提出了囚禁中性原子中有限能量GKP量子比特的通用逻辑门集，采用魔阱条件实现无测量的逻辑控制，基于⁸⁸Sr原子的实验显示门保真度达0.985以上，为相关量子控制提供了可行途径。

Lamb-Dicke极限外单囚禁二能级冷离子量子逻辑的基本运算

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。

囚禁原子离子的量子态操纵

Quantum state manipulation of trapped atomic ions

利用激光冷却和囚禁的9Be+离子研究了相干量子态合成和量子逻辑方法。我们创建和表征非经典的运动状态，包括“薛定谔猫”状态。实现了一个基本的量子逻辑门，它使用两个量子化的离子运动状态和两个离子内部状态作为量子比特。我们探讨了一些应用程序，并在实现中存在的问题，量子计算的基础上，多个被困离子。

光囚禁碱金属原子微波跃迁的三幻条件

Triply magic conditions for microwave transitions of optically trapped alkali-metal atoms

我们发现了光阱碱金属原子微波跃迁的“三幻”条件（光偶极阱的双幻频率-强度条件加上幻磁场）。采用简并双光子过程引起的差分光频移（DLS）来补偿单光子过程引起的DLS。此外，由于DLS与线偏振光偶极阱中的磁场无关，因此可以独立地应用磁场的魔性条件。因此，“三重魔法”的条件可以同时实现。我们还通过实验证明了双幻数频率-强度条件以及与磁场的独立性。当满足三重幻数条件时，光阱原子的非均匀退相干和均匀退相干都将得到显著抑制，相干时间也将得到显著延长。

囚禁离子的里德伯态工程

Rydberg state engineering of trapped ions

本文首次演示了囚禁离子不同里德伯态之间的相干布居转移，通过微波缀饰实现可调极化率和相互作用强度的本征态，并展示了零极化态与最大缀饰态之间的绝热转移。

用于俘获离子的输运量子逻辑门

Transport quantum logic gates for trapped ions

目前正在进行许多努力来构建能够进行大规模量子信息处理（QIP）的设备。虽然QIP已经在几个系统中的几个量子位上得到了证明，但为了构建大规模的设备，必须克服许多技术困难。在大规模QIP的一个提议中，捕获的离子由精确控制的光脉冲操纵，并移动通过并存储在多区阱阵列中。精确控制离子几何构型和激光相互作用所需的技术开销是苛刻的。在这里，我们提出的方法，显着减少开销的激光束控制上执行单个和多个量子位操作被困离子。我们展示了如何通过固定的激光束控制离子的运输来实现一组通用的操作。同时，每个激光束可以用于并行执行许多操作，从而潜在地减少执行QIP任务所需的总激光功率。实现传输门所需的整体设置比在静止离子上执行的门更简单。我们还提出了一个基于传输的双量子比特门方案，利用微制造的永磁体，可以在没有激光的情况下执行。

量子逻辑门的囚禁离子微动改进

Micromotion-enabled improvement of quantum logic gates with trapped ions

限制在Paul阱中的离子晶体的微动通常被认为是不方便的麻烦，并且因此通常在高精度实验中被最小化，例如用于量子信息处理的高保真量子门。在这项工作中，我们介绍了一个特殊的方案，这种行为可以逆转，使微动有利于量子信息处理。我们表明，使用激光驱动的微动边带，它是可能的工程师状态依赖的偶极力与非共振耦合的载流子跃迁的影响减少。这允许在一定的参数范围内，设计基于具有更高速度和更低误差的几何相位门的纠缠门方案，这在当前对容错量子信息处理的努力中是有吸引力的。我们讨论了达到所需的参数，以观察这种微运动的改进，在实验中与当前和未来的陷阱设计的前景。

连续动态解耦的鲁棒囚禁离子量子逻辑门

Robust Trapped-Ion Quantum Logic Gates by Continuous Dynamical Decoupling

我们介绍了一种新的方案，结合声子介导的量子逻辑门在囚禁离子的好处，连续动态去耦。我们从理论上证明了量子比特的强驱动使其免受外部磁场噪声的影响，从而提高了双量子比特量子门的保真度。此外，该方案不需要基态冷却，并且对不期望的ac-斯塔克位移具有固有的鲁棒性。这种潜在的机制可以扩展到各种其他系统，在这些系统中，强驱动保护量子位的量子相干性，而不损害两个量子位的耦合。

快速多量子比特量子逻辑运算中的腔介导长程相互作用

Cavity-mediated long-range interaction for fast multiqubit quantum logic operations

量子位之间的相互作用对于执行双量子位量子逻辑运算是必不可少的。然而，大自然只给我们在简单和可控的环境中的最近邻相互作用。在这里，我们提出了一种策略，通过与腔场的共同耦合来诱导两个原子实体之间的相互作用，这两个原子实体不一定是彼此的邻居。这通过一组两量子位操作促进了快速多量子位量子逻辑操作。这里提出的思想适用于各种基于原子的量子比特的量子计算方案，例如，捕获的离子，捕获在光学腔和光晶格中的原子。

用于光阱里德伯原子可调谐混合系统的超导片上微波腔

A superconducting on-chip microwave cavity for tunable hybrid systems with optically trapped Rydberg atoms

本文面向超导片上微波电路与光阱超冷原子混合系统，优化超导芯片和微波腔设计以实现对铷原子里德伯跃迁的可调谐强耦合，并通过实验表征腔特性，为在稀释制冷机中实现接近强耦合的混合量子平台奠定基础。

磁囚禁极性分子的微波态转移和绝热动力学

Microwave state transfer and adiabatic dynamics of magnetically trapped polar molecules

具有非零电子角动量的冷和超冷极性分子在量子化学和控制、新量子体系的研究以及精密测量等方面具有重要的意义。然而，在混合电场和磁场中，这些分子一般受到一个大的避免交叉之间的塞曼子级，在磁陷阱，这些交叉导致扭曲的电位和陷阱的电偏置场的损失。我们的特点是这些交叉的OH微波转移捕获的OH分子从上层|f; M = +3/2>奇偶校验状态到较低|e; +3/2>态，并观察了它们在外加偏置电场下的陷阱动力学。我们的观察是很好地描述了一个简单的朗道-齐纳模型，产生洞察力丰富的光谱和动力学的极性自由基在混合外场。