Cooling of trapped ions by resonant charge exchange
两种最广泛使用的离子冷却方法是激光冷却和通过弹性碰撞（EC）的感应冷却。在这里，我们展示了另一种冷却离子的方法，该方法是基于被困离子和超冷母原子之间的共振电荷交换（RCE）。具体地，被捕获的Cs $^{+}$离子通过与共捕获的超冷Cs原子的碰撞以及分别通过与共捕获的超冷Rb原子的碰撞而冷却。我们观察到Cs原子对Cs $^{+}$离子的冷却比Rb原子对Cs $^{+}$离子的冷却更有效。这表明除了Cs-Cs $^{+}$情况下的弹性离子-原子碰撞通道之外，还存在一种冷却机制，即通过RCE冷却。通过实验确定了RCE的冷却效率，发现碰撞前冷却比EC冷却高两个数量级。这一结果为进一步研究原子-离子杂化系统中电子跳跃电荷输运提供了实验依据。
2018-04-07 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.chem-ph
Coherent control of a single trapped Rydberg ion
囚禁里德堡离子是量子计算和模拟的一种新方法。他们的设想是将捕获离子量子位的精细控制与已经在中性原子实验中证明的快速双量子位里德堡门结合起来。相干里德堡激发是这些门的关键要求。在这里，我们进行了第一次相干里德伯激发的离子，并执行单量子比特里德伯门，从而展示了一个被困里德伯离子量子计算机的基本要素。
2017-08-21 physics.atom-ph quant-ph
Hyperfine Spectroscopy of Optically Trapped Atoms
我们对囚禁在远离共振光阱中的$^{85}$ Rb原子的超精细分裂进行了光谱研究。存在的空间依赖的移位的能级示出诱导固有的退相效应，这会导致光谱线的加宽，因此在一个更快的速率比均匀的自发光子散射所造成的原子相干性的非均匀损失。我们在这里提出了一些方法来减少这种不均匀的加宽，陷阱的几何形状，额外的激光场，和新颖的微波脉冲序列的基础上。然后，我们展示了如何超精细光谱可以用来研究光囚禁原子的量子动力学。
2004-09-28 cond-mat.soft nlin.CD physics.atom-ph
Berry Phase Generation and Measurement in a Single Trapped Ion
在这项工作中，我们提出了一种新的设计的离子阱，它可以使我们能够产生状态特定的Berry相位在一个单一的被困离子。这样的设计将使我们能够研究阿贝尔和非阿贝尔对称边界的物理，也可以在量子计算中产生重大影响。
2012-08-17 physics.atom-ph quant-ph
Three-dimensional matter-wave interferometry of a trapped single ion
我们报告的演示拉姆齐干涉术的三维运动与一个被困的$^{171}Yb^+$离子。我们采用了动量踢的离子在一个方向上的对角线的陷阱轴启动三维运动使用锁模脉冲激光。对干涉信号进行了理论分析，论证了三维物质波干涉。这项工作为利用囚禁离子实现物质波干涉测量奠定了基础。
2021-02-03 physics.atom-ph quant-ph
Susceptibility of Trapped-Ion Qubits to Low-Dose Radiation Sources
实验研究了囚禁离子量子系统对小剂量电离辐射的实时敏感性。我们将离子阱装置暴露于各种$α$、$β$和$γ$源，并测量捕获离子量子位寿命、相干时间、门的重复性和运动加热速率的变化。我们发现，在低剂量辐射源的存在下进行的任何测量的离子阱性能没有量化的退化。这一发现对于在极端环境中使用基于离子的量子信息系统的长期前景是令人鼓舞的，表明可能需要更大的剂量才能在捕获离子量子处理器中引起错误。
2021-06-02 physics.atom-ph quant-ph
Wavelength-Scale Imaging of Trapped Ions using a Phase Fresnel lens
采用微加工相位菲涅耳透镜对射频Paul阱中的镱离子进行成像。离子被激光冷却到接近369.5 nm跃迁的多普勒极限，减少离子运动，使每个离子形成近点源。通过检测同一跃迁上的离子荧光，实现了光斑尺寸小于440 nm（FWHM）的近衍射极限成像。这是第一次演示的图像捕获离子的分辨率上的过渡波长的顺序。
2011-01-24 physics.optics quant-ph
Trapped ions in Rydberg-dressed atomic gases
我们从理论上研究了浸没在超冷气体里德伯装扮的原子中的囚禁离子。通过偶极禁戒跃迁的非共振耦合，绝热原子-离子势可以变为排斥势。我们研究了原子和单个囚禁离子之间的能量交换，发现这些排斥作用在超冷区会抑制朗之万碰撞。因此，所提出的系统避免了最近观察到的混合原子-离子系统中的离子加热所造成的耦合到离子的射频捕获场，并保持超冷温度，即使在存在过量的微动。
2017-06-29 physics.atom-ph quant-ph
Programmable quantum simulations of bosonic systems with trapped ions
本文提出一种利用囚禁离子晶体中的声子进行玻色系统量子模拟的互补方法，通过囚禁离子自旋激发介导，实现对密集玻色耦合图的高度可编程控制，适用于玻色采样及长程玻色与自旋-玻色哈密顿量模拟等难题。
2022-07-27 physics.atom-ph quant-ph
Trapped Ion Chain Thermometry and Mass Spectrometry through Imaging
我们展示了一个空间成像测温技术的离子在一维库仑晶体有关其成像的空间范围沿线性射频离子阱轴的谐振势耦合振荡器的正常模式的振动。我们还使用的两种混合链的情况下，明亮的离子的热空间扩散测量的质量中心（COM）的共振频率的整个链，并推断的分子组成的共同捕获的暗离子。这些非破坏性技术为更好地理解混合离子链中的交感冷却，改进少离子质谱和捕获离子测温而无需扫描多普勒冷却参数创造了新的可能性。
2016-02-10 physics.atom-ph quant-ph
Dipole-phonon quantum logic with trapped polar molecular ions
被捕获的分子离子的电偶极矩与受限库仑晶体的构型之间的相互作用将分子的取向与其运动耦合。我们考虑利用这种相互作用来初始化、处理和读出编码在分子离子量子比特中的量子信息而不需要光学照射分子的实际可行性。我们提出了两种方案，其中分子离子可以与共捕获的原子离子量子比特纠缠，提供了一种用于分子状态制备和测量的方法。我们还表明，虚声子交换可以显着提高分子间偶极-偶极相互作用的范围，允许广泛分离的分子离子量子比特之间的强耦合。
2019-09-05 physics.atom-ph quant-ph
Efficient Fiber Optic Detection of Trapped Ion Fluorescence
纤维光学的集成可以通过实现光的可扩展收集和传输以及将捕获的离子耦合到光学微腔来在基于捕获的离子和原子的量子信息处理器的开发中发挥关键作用。我们在表面电极Paul阱中捕获24 Mg+离子，该表面电极Paul阱包括用于检测280 nm荧光光子的集成光纤。收集数值孔径为0.37，总收集效率为2.1%。通过使用可调节的rf-赝势，离子可以定位在距光纤尖端80 \mum和100 \mum之间。
2010-04-05 physics.atom-ph quant-ph
Efficient sideband cooling protocol for long trapped-ion chains
囚禁离子是大规模量子计算的一个有希望的候选者。在学术和工业环境中已经建立了几个系统来实现适度规模的量子算法。运动自由度的有效冷却是使用捕获离子的高保真量子操作的关键要求。在这里，我们提出了一种技术，其中单独的离子被用来冷却单独的运动模式并行，减少所需的时间，使离子链的运动基态。我们通过实验证明了这种技术，并开发了一个模型来了解我们的平行边带冷却技术相比，更传统的方法的效率。该技术适用于任何使用共捕获原子种类的分辨边带冷却的系统，并且仅需要捕获粒子的单独寻址。
2020-02-10 physics.atom-ph quant-ph
Entangling quantum gate in trapped ions via Rydberg blockade
本文从理论上分析了利用离子里德伯态间的偶极相互作用在两个囚禁的Ca $^+$离子间实现纠缠量子门的方法。在非均匀电场中，由于电子自由度和振动自由度之间的强耦合，囚禁离子的里德伯激发动力学通常受到机械力的强烈影响。我们证明，这种有害的影响可以克服通过使用出现从附近的里德伯态的微波耦合的修饰状态。同时，这些修饰态表现出长程偶极相互作用，我们用它来实现一个可控的绝热相位门。我们的研究突出了一条通往囚禁离子量子处理器的路线，其中量子门独立于振动模式实现。
2013-06-25 physics.atom-ph quant-ph
Universal hybrid quantum computing in trapped ions
使用离散和连续变量子系统，量子信息的混合方法可以为相同的物理资源提供更多的量子计算能力。在这里，我们提出了一个混合方案，可以用来产生必要的高斯和非高斯操作的通用连续变量量子计算在囚禁离子。该方案利用两个线性自旋运动相互作用产生一组广泛的非线性有效的自旋运动相互作用，包括一个和两个模式压缩，分束器，和三压缩操作中捕获的离子系统。我们讨论了可能的实验实现使用激光为基础的和激光的方法。
2021-05-12 physics.atom-ph quant-ph
Optimized pulsed sideband cooling and enhanced thermometry of trapped ions
解析边带冷却是一种标准技术，用于将多普勒极限以下的捕获离子冷却到接近其运动基态。然而，用于边带冷却的最常见的方法隐含地依赖于低多普勒冷却温度和紧密限制的离子，并且它们不能针对不同的实验条件进行优化。在这里，我们介绍了一个框架，计算最快的可能的脉冲边带冷却序列为给定数量的脉冲和一组实验参数，我们验证其改进相比，传统的方法，使用一个被困的$^{171}$ Yb $^+$离子。经过广泛的冷却，我们发现，离子的运动分布是明显的非热，因此不服从标准的测温技术。因此，我们开发和实验验证一种改进的方法来测量边带冷却后的离子温度。这些技术将使更有效的冷却和温度计内捕获的离子系统，特别是那些具有高的初始温度或空间扩展的离子波包。
2021-09-28 physics.atom-ph quant-ph
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。
2014-06-02 physics.atom-ph quant-ph
Precision measurement of the ionization energy of a single trapped $^{40}$Ca$^+$ ion by Rydberg series excitation
利用囚禁离子的里德伯态进行量子信息处理时，一套完整的光谱数据是必不可少的。我们对单囚禁$^{40}$ Ca $^+$离子的$nS_{1/2}$态和$38 \leq n \leq 65$态以及$nD_{5/2}$态和$37\leq n \leq 50$态进行了里德堡系列光谱研究。通过对共振频率的非线性回归，我们确定了电离能为2 870 575.582（15）GHz，与可接受的值相比，测量精度高出60倍，与之矛盾的是7.5个标准偏差。我们确认$δ_{S_{1/2}}=1.802995(5)$和$δ_{D_{5/2}}=0.626888(9)$的量子亏损值分别为$nS_{1/2}$和$nD_{5/2}$状态，这使得明确的解决里德堡能级的钙$^+$离子。
2020-09-02 physics.atom-ph 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
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
Probing Quantum Fluctuations of Work with a Trapped Ion
在这一章中，我们说明了如何捕获离子系统可以用于量子热力学的实验研究，特别是量子涨落的工作。随着纳米/微米尺度技术的发展，在量子力学水平上理解热力学变得至关重要。捕获离子系统是实验演示量子现象的代表性物理平台，具有出色的控制性和精确性。我们提供了一个基本的介绍，囚禁离子系统和量子热力学的实验研究的理论框架。然后，我们提出了两个具体的例子的实验演示。最后，我们讨论了囚禁离子系统量子热力学实验研究的结果和未来。
2019-02-01 cond-mat.stat-mech physics.atom-ph quant-ph
Buffer gas cooling of a trapped ion to the quantum regime
在尽可能低的温度下，用囚禁的离子和原子气体进行精确的量子测量已经取得了巨大的进展。这些成功激发了将这两个系统合并的想法。通过这种方式，人们可以研究量子流体中离子杂质的独特性质，或者探索捕获离子量子计算机的缓冲气体冷却。值得注意的是，尽管原子-离子混合物实验很重要，但它仍然严格限于经典碰撞体系。本文报道了镱离子在超冷锂气体中的碰撞能量为$s$波能量的1.15（0.23）倍（或9.9（2.0）~ $μ$ K）。通过对自旋交换动力学的研究，我们观察到了与经典朗之万理论的偏离，表明了原子-离子碰撞中的量子行为。我们的研究结果开辟了许多机会，如探索原子离子费什巴赫共振，在类比中性系统。
2019-07-25 physics.atom-ph quant-ph
Coupling trapped ions to a nanomechanical oscillator
本文实现了一种将金属纳米线与激光冷却囚禁离子耦合的混合系统，展示了共振与非共振耦合及离子相干运动激发，为离子-机械混合量子系统和双向协同冷却开辟了新途径。
2023-12-01 physics.atom-ph 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
Measuring molecular electric dipoles using trapped atomic ions and ultrafast laser pulses
研究了由离子和电偶极子组成的混合量子系统。我们展示了如何捕获的离子可以用来测量由经典偶极子产生的小电场。我们讨论了该计划的应用程序来测量冷极性分子的电偶极矩，其内部状态可以控制超快激光脉冲，通过捕获它们在附近的被困离子。
2015-01-12 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Analytic Description of the Motion of a Trapped Ion in an Even or Odd Coherent State
本文给出了处于奇相干态和偶相干态的囚禁离子运动的完全解析描述。比较最近的理论和实验工作。
1997-02-11 atom-ph physics.atom-ph quant-ph
Analytic Description of the Motion of a Trapped Ion in an Even or Odd Squeezed State
给出了囚禁离子在奇压缩态和偶压缩态下运动的完全解析描述。比较了偶相干态和奇相干态的最新结果，并讨论了可能的实验工作。
1996-06-17 atom-ph physics.atom-ph quant-ph
Quantum Computation, Spectroscopy of Trapped Ions, and Schrodinger's Cat
我们总结了NIST在利用囚禁离子实现量子计算方面所做的努力。Cirac和P. Zoller（因斯布鲁克大学）。讨论了利用量子逻辑产生纠缠态，从而最大化光谱学中量子限制的信噪比。
1998-09-10 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 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
Quantum computing with trapped ions: a beginner's guide
本文是一篇面向初学者的教学文章，介绍囚禁离子量子计算的基本原理，并依据 DiVincenzo 准则评估其作为可扩展量子计算平台的可行性。
2023-09-17 cond-mat.other physics.atom-ph quant-ph
Robust quantum control for higher order coupling term in trapped ions
囚禁离子硬件最近取得了重大进展，现在是量子计算的领先平台之一。为了在囚禁离子中构建双量子比特门，离子链的实验操作方法变得越来越普遍。在控制技术受限的情况下，如何实现高保真度的量子门操作至关重要。在电流脉冲优化设计中，很多研究工作都集中在离子-声子和离子-离子有效耦合方面，而忽略了实验缺陷对这两项高阶展开的影响。提出了一种新的囚禁离子的鲁棒量子控制优化方法。通过在优化代价函数中引入误差引起的高阶项，在漂移噪声范围为$\pm 10$ kHz和时间噪声范围为$\pm 0.02$的情况下，设计了一个具有极强鲁棒性的Molmer-Sorensen门，其失真度低于$10^{-3}$。我们的工作揭示了高阶耦合项在囚禁离子脉冲控制优化中的重要作用，特别是较高的离子-离子耦合阶数，为在囚禁离子平台中实现更有效的纠缠态提供了一种鲁棒的优化方案。
2022-11-15 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
Reconstructing the vibrational state of a trapped ion
提出了一种重建囚禁离子振动量子态的新方法。该方法依赖于当前的能力，操纵的捕获离子状态和有效地测量的标量积的振动纠缠态的两个振动辅因子的可能性。简要讨论了该方法的实验可行性。
2002-11-08 quant-ph
Echo spectroscopy and quantum stability of trapped atoms
研究了超冷的^{85}Rb原子在光偶极阱中的退相现象，该原子是通过与微波脉冲相互作用而制备的两个超精细基态的相干叠加态.我们证明，相移，测量的拉姆齐条纹对比度，可以通过刺激一个相干回波与两个π/2脉冲之间的π脉冲，在类比的光子回波。我们还证明了某些陷阱参数的回波失败是由于陷阱中的动力学，因此即使超过10^6个态被热填充，“回波光谱”也可以用于研究陷阱中的量子动力学，并研究从量子（动力学退相干被抑制）到经典动力学的交叉。
2002-08-08 nlin.CD physics.atom-ph 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
Tutorial: The trapped-ion qubit toolbox
在本教程中，我们将回顾使用冷捕获原子离子的量子信息处理的基本构建块。我们主要关注单量子比特旋转和双量子比特纠缠门的实现方法，它们形成了一组通用的量子门。描述了不同的离子量子位选择及其相应的门实现。
2011-06-06 quant-ph
Engineering spin-spin interactions with optical tweezers in trapped ions
我们提出了一种新的方法，用于产生可编程的相互作用在一维和二维囚禁离子量子模拟器。在这里，我们考虑使用光镊工程师的声波被困离子晶体的频谱。我们表明，这种方法使我们能够调整离子量子位的相互作用和连接性，超越当前设置中可访问的幂律相互作用。我们证明了我们的建议，使用现实的镊子设置和实验相关的陷阱参数，以产生最佳的镊子模式，以创建目标自旋自旋相互作用模式在一维和二维晶体的实验可行性。我们的方法将推进量子模拟在捕获离子平台，因为它允许他们实现更广泛的家庭的量子自旋哈密顿。
2021-03-23 cond-mat.str-el physics.atom-ph 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
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
Fundamentals of Trapped Ions and Quantum Simulation of Chemical Dynamics
Rice University（莱斯大学）；ETH Zürich（苏黎世联邦理工学院）
本文综述了囚禁离子系统的基本原理，探讨了其在量子模拟和化学动力学模拟中的应用，以及未来的发展方向和挑战。
2026-02-17 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Phase Control of Trapped Ion Quantum Gates
有几种已知的方案用于纠缠捕获的离子量子比特用于大规模量子计算。大多数是基于离子和外部光场之间的相互作用，将捕获离子的内部量子位态耦合到它们的库仑耦合运动。在本文中，我们研究了这些运动门计划的敏感性，通过嘈杂的外部控制领域引入的相位波动，并提出了技术来抑制所产生的相位退相干。
2005-05-27 quant-ph
Decoherence in a single trapped ion due to engineered reservoir
研究了囚禁离子与工程库耦合后的退相干现象。工程水库模拟随机变化的陷阱频率，和被困离子被视为一个两级系统驱动的远离共振平面波激光场。给出了退相干率与叠加态振幅的关系。
2000-04-18 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
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
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
Generation of spin-motion entanglement in a trapped ion using long-wavelength radiation
当驱动内部跃迁时，向捕获的离子施加磁场梯度允许长波长微波辐射对离子的运动产生机械力。我们使用单个捕获的\Yb{171} ~离子证明了这种耦合，并使用它来产生自旋和运动态之间的纠缠，这是使用这种场梯度来实现多量子比特操作的重要一步。
2014-11-13 quant-ph
Laserless trapped-ion quantum simulations without spontaneous scattering using microtrap arrays
我们提出了一个架构和方法，大规模的量子模拟使用超精细态的捕获离子在一个任意布局的微阱阵列与激光相互作用。在每个位置处捕获离子，并且电极结构提供仅使用局部产生的微波和射频场的单个和成对演化算子的应用。在演化过程中避免短暂的原子能级有效地消除了由于自发散射引起的误差;这可能允许基于捕获离子的量子模拟器缩放到比目前估计的大得多的系统。这样的配置也可以特别适合于具有捕获离子簇状态的单向量子计算。
2008-03-13 quant-ph
Materials Challenges for Trapped-Ion Quantum Computers
捕获离子量子信息处理器通过电场将信息存储在自由空间中保持在适当位置的原子离子中。量子逻辑通过使用光和微波信号操纵离子的内部和共享的运动量子态来实现。虽然被捕获的离子在量子增强计算、传感和通信方面表现出很大的潜力，但需要进行材料研究来设计陷阱，通过集成系统组件（包括用于离子量子位控制的光学和电子器件）来提高性能，同时最大限度地减少陷阱电极表面产生的几乎无处不在的电场噪声。在这篇综述中，我们考虑了这种集成系统的材料要求，重点是阻碍当前实际量子计算进展的问题。我们给出了材料科学家和捕获离子技术专家如何共同开发基于材料的集成和噪声缓解策略的建议，以实现下一代捕获离子量子计算机。
2020-09-02 quant-ph
Implementation of quantum gates and preparation of entangled states in cavity QED with cold trapped ions
提出了一种在单模光腔中利用冷囚禁离子实现量子计算基本门和制备纠缠态的方案。一般的量子计算可以用囚禁离子的运动态和腔态作为量子比特来实现。我们也可以在这样的系统中产生不同种类的纠缠态而不需要态约减，并且可以将量子态从一个阱中的离子转移到另一个阱中的离子。实现我们的计划的实验要求进行了讨论。
2002-07-29 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
Quantum walk on a line for a trapped ion
我们表明，一个多步量子行走可以实现一个单一的囚禁离子与量子和随机行走之间的插值实现随机化的广义阿达玛抛硬币阶段。量子行走的特征不仅表现在离子的位置上，而且表现在它的声子数上，这使得量子行走的离子阱实现是可行的。
2009-09-23 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
