Two-dimensional linear trap array for quantum information processing
我们提出了一个离子晶格量子处理器的基础上的二维排列的线性表面陷阱。我们的设计特征在于相邻晶格位点中的离子之间的可调谐耦合和可配置的离子-晶格连接性,以实现具有相同阱芯片的矩形和三角形网格。我们提出了详细的陷阱模拟一个最简单的实例离子阵列与$2\times9$捕获网站和报告的原型设备在工业设施的制造。该设计和所采用的制造工艺可扩展到更大的阵列尺寸。我们证明了捕获的离子在矩形和三角形晶格和证明运输的$2\times2$离子晶格在一个晶格周期。
2020-09-21 physics.atom-ph quant-ph
Engineering steady entanglement for trapped ions at finite temperature by dissipation
本文提出了一种耗散的方法来制备两个囚禁离子在Lamb-Dicke极限下的最大纠缠态。通过用频率与离子跃迁共振的单色驻波激光脉冲和耦合到基态跃迁的微波场来处理被囚禁的离子系统,我们获得了两个粒子之间的有效耦合,这与声子数起伏无关。同时,利用辅助激光场将囚禁离子的亚稳态抽运到短寿命离子态,实现了囚禁离子的可控自发发射。将幺正过程与工程耗散相结合,可以产生一个确定的Bell态,而与系统的初始状态无关。此外,我们的结果表明,CHSH不等式可以违反广泛的退相干参数,即使在有限的温度。
2022-07-13 quant-ph
Pulsed multireservoir engineering for a trapped ion with applications to state synthesis and quantum Otto cycles
通过油藏工程将开放量子系统引导到期望的稳态是一项了不起的任务,将耗散和退相干作为工具而不是障碍。在这里,我们开发了一个碰撞模型,实现水库工程的一维谐波运动的被困离子。我们的方案是基于振动模式和电子能级之间的脉冲相互作用的捕获离子,这是促进了分辨边带激光。有多个内部水平,我们表明,多个水库可以设计,允许更有效地合成著名的非经典运动状态和生成的状态,是不可行的单浴设置,例如,具有任意正温度的热状态。我们将这些想法应用到量子奥托循环超越纯粹的热储层。特别是,我们提出了一般条件的违反标准奥托界的限制制度的非绝热动力学。
2022-02-23 quant-ph
Engineering quantum pure states of a trapped cold ion beyond the Lamb-Dicke limit
基于激光与离子相互作用的条件量子动力学,我们提出了一个有效的理论方案,在不进行Lamb-Dicke近似的情况下确定性地产生单个冷离子的量子纯态.利用一系列具有选定频率、初始相位和持续时间的经典激光束,可以产生任意的量子态。作为特例,我们进一步给出了几种典型的宏观量子态,如位相态和(偶/奇)相干态的产生和近似。与以前的计划在Lamb-Dicke制度,目前的一个做得很好的任意强度之间的耦合的内部和外部的自由度的离子。这种方法的实验可实现性进行了讨论。
2004-12-17 quant-ph
Engineering superpositions of displaced number states of a trapped ion
我们提出了一个方案,允许产生一个微妙的与2^(1 +1)位移数态在相空间中的一个圆上的叠加作为目标态的质心运动的囚禁离子。通过一个包含激光脉冲和无荧光测量的“l”周期序列,得到了该序列中激光脉冲的总持续时间和离子在“l”周期中处于上电子态的概率的显式表达式,并进行了详细的分析。此外,假设有效的弛豫过程的囚禁离子可以描述的框架内的标准主方程的阻尼谐振子,我们调查的退化的量子干涉效应固有的叠加通过Wigner函数。
2004-04-05 quant-ph
Engineering phonon-photon interactions with a driven trapped ion in a cavity
我们展示了如何通过一个驱动的三能级离子在腔内产生二次和双二次声子-光子相互作用。利用这样的系统,压缩腔场态、离子运动态甚至纠缠声子光子态都是可能的。我们提出了一个详细的腔场压缩过程的分析,区分三种不同的制度,这种放大机制:亚临界,临界和超临界制度,这取决于,除了耦合参数,对振动态的激发。作为工程汉密尔顿的应用,我们展示了如何实现振动模式的福克状态滤波器。绝热消除技术的新方面出现在这个分析中。
2006-09-26 quant-ph
Interaction graph engineering in trapped-ion quantum simulators with global drives
该研究针对囚禁离子量子模拟器,拓展并界定了仅用全局驱动场可实现的自旋-自旋相互作用类别,提出两种实现高保真新型相互作用图的方法及严格检验手段,拓宽了其在材料科学和量子化学领域的应用。
2023-10-11 quant-ph
Probing a dissipative phase transition with a trapped ion through reservoir engineering
耗散通常被认为是量子系统中幺正量子操作的有害效应。然而,已经表明,适当的耗散可以是量子信息和量子模拟中的有用资源。在这里,我们提出并实验模拟耗散相变(DPT)模型使用一个单一的被困离子与工程水库。我们表明,离子的空间振荡模式达到一个稳定的状态后,交替应用量子拉比模型下的幺正演化,哈密顿量和边带冷却的振荡器。用振荡模的平均声子数作为序参量,为DPT提供了依据。我们的工作突出了适用于模拟开放量子系统的囚禁离子,并将促进进一步调查的DPT与各种耗散条款。
2022-02-08 quant-ph
Chiral spin currents in a trapped-ion quantum simulator using Floquet engineering
拓扑保护量子态最典型的成分是磁通量。在自旋系统中,如果复值相互作用参数的相位沿闭合回路加起来不为零,则它们会产生通量。在这里,我们应用周期性驱动,量子工程的一个强大的工具,捕获离子量子模拟器,以产生这样的自旋-自旋相互作用。我们考虑一个简单的驱动方案,由一系列重复的局部淬火场,并证明了这种方法的可行性,通过研究一个小系统的动力学。手征自旋流的出现是磁通量的一个标志,在实验中可以得到。引人注目的是,我们发现,在参数制度,在没有通量,声子激发显着降低自旋模型模拟的保真度,自旋动力学仍然广泛不受声子通量时存在。
2017-08-06 quant-ph
Ground state cooling, quantum state engineering and study of decoherence of ions in Paul traps
研究了$^{40}Ca^+$单离子在Paul阱中的量子信息处理。S $_{1/2}$电子基态和亚稳态D $_{5/2}$态的叠加被用于实现量子比特。S $_{1/2} \leftrightarrow$ D $_{5/2}$跃迁上的激光用于操纵离子的量子态。我们将边带冷却应用于离子,并以高达99.9%的概率达到振动的基态。从这个Fock态$|n=0>$出发,我们演示了相干量子态操纵。观察到大量的拉比振荡和ms相干时间。运动加热测量为低至一个振动量子在190毫秒。我们还报告了两个离子的基态冷却。
2000-03-21 quant-ph
Engineering vibrationally-assisted energy transfer in a trapped-ion quantum simulator
众所周知,凝聚相中许多重要的化学和生物化学过程很难用数值模拟。通常,这种困难来自于模拟动力学的复杂性,所述动力学是由耦合到结构化介观浴而产生的,对于所述结构化介观浴,不存在时间尺度的分离并且统计处理失败。这种过程的一个主要例子是振动辅助电荷或能量转移。一个量子模拟器,能够实现感兴趣的系统的现实模型,可以提供洞察这些过程中的制度,数值处理失败。我们采取的第一步,这样的传输过程建模使用离子阱量子模拟器。通过实施一个极小模型,我们观察到的电子态的施主和受主离子之间的振动辅助能量输运通过耦合施主离子,其振动增强。我们调整我们的模拟器到几个参数制度,特别是在非微扰制度中经常发现的生化情况下,调查转移动力学。
2018-04-06 quant-ph
Multimode Gaussian steady state engineering in optomechanical systems with a squeezed reservoir
University of Camerino(卡梅里诺大学);INFN, Sezione di Perugia(意大利国家核物理研究所佩鲁伽分部);CNR-INO(意大利国家研究委员会光学研究所)
本文研究了在多模式光学机械系统中利用单个 squeezed 库实现机械量子态耗散稳定化的理论协议,通过分析该协议在生成矩形图定义的机械簇态中的性能。
2026-05-06 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
Two-qubit gates in a trapped-ion quantum computer by engineering motional modes
一场旨在开发基于门的通用量子计算机的全球竞赛已经开始,该计算机有一天有望解锁前所未有的计算能力,而实现这一目标的最大挑战可以说是双量子位门的质量实现。在捕获离子量子计算机(领先的量子计算平台之一)中,双量子比特门通常通过调制照射两个目标离子的单独寻址光束来实现,这两个目标离子与其他离子一起形成线性链。所需的调制变得越来越复杂,特别是随着量子计算机变得更大,运行速度更快,控制硬件设计变得复杂。在这里,我们开发了一种简单的方法,基本上消除了脉冲调制的复杂性,在工程的正常模式的离子链的成本。我们证明,所需的模式工程是可能的三离子链,即使与捕获离子量子计算系统建立和优化一个完全不同的操作模式。这表明,如果制造的系统专门针对基于模式工程的双量子位门,则该系统将能够容易地实现这些门,而无需显著的额外努力。
2021-04-28 cs.ET quant-ph
Cooperative engineering the multiple radio-frequency fields to reduce the X-junction barrier for ion trap chips
本文提出通过设置多个独立射频电极并调节各射频电压幅值来降低离子阱X结赝势势垒和离子高度变化,无需改变电极几何结构,并可结合几何优化进一步降低势垒、简化制造精度要求,为二维离子晶体调控提供全电学自由度。
2024-11-24 quant-ph
Mitigating quantum operation infidelity through engineering the distribution of photon losses
MESA+ Institute for Nanotechnology, University of Twente(特温特大学 MESA+ 纳米技术研究所)
研究通过分析不同光子损失分布对量子操作保真度的影响,发现非对称损失结构可降低保真度不忠,揭示保真度与成功概率的可量化权衡。
2025-12-15 physics.optics quant-ph
Decoherence, pointer engineering and quantum state protection
我们提出了一个建议,保护国家对退相干,工程的指针状态的基础上。我们将此方法应用于囚禁离子的振动运动,并展示了如何保护量子比特、压缩态、近似相位本征态和相干态的叠加。
2000-09-06 quant-ph
Optimisation of two-dimensional ion trap arrays for quantum simulation
研究了用于囚禁离子量子模拟的二维晶格离子阱几何结构的优化问题。的几何形状进行了优化的最高比率的离子-离子相互作用率退相干率。为了计算这种阵列几何形状的电场,使用基于“Biot-Savart类定律”方法的数值模拟。在这篇文章中,我们将集中在正方形,六边形和中心矩形晶格的优化。一种方法,用于最大限度地提高了阵列的捕获网站的属性的均匀性,提出了一系列的大小的阵列。我们展示了多边形半径和分离尺度如何优化相互作用和退相干率之间的比率。最佳的多边形半径和分离的2D晶格被发现是一个函数的RF电压和驱动频率施加到阵列之间的比率。然后,我们提供了一个案例研究171 Yb+离子,以展示如何设计一个二维量子模拟器阵列。
2012-06-19 quant-ph
Engineering dynamically decoupled quantum simulations with trapped ions
本文提出并实验验证了一种脉冲序列方法,可在不改变目标动力学的前提下使量子多体系统与外部场解耦,显著提升相干性,并实现了Haldane-Shastry模型的近似量子模拟,扩展了量子模拟工具箱。
2023-04-15 cond-mat.stat-mech quant-ph
Quantum state engineering on an optical transition and decoherence in a Paul trap
在Paul阱中,单个Ca+离子以高达99.9%的概率被冷却到振动的基态。从这个福克州开始|n=0>我们证明了对光学跃迁的相干量子态操纵。在1.4ms内观察到多达30个拉比振荡。我们发现,在离子制备后,|n=1> Fock态。光态操纵的相干性只受激光和环境磁场涨落的限制。运动加热已被测量为低至190 ms内的一个振动量子。
1999-09-13 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
Controlling the transport of an ion: Classical and quantum mechanical solutions
我们研究了不同的控制技术的性能,在国家的最先进的分段小型化离子阱的离子传输。我们采用经典的轨迹和量子波包传播的数值优化,以及来自基于不变的逆向工程和几何最优控制的解析解。我们发现,准确的穿梭,可以进行以下的陷阱振荡周期的操作时间。最大速度受到可以施加在离子上的最大加速度的限制。当使用从经典动力学获得的控制波包传播,波包压缩是唯一的量子效应,发挥了很大范围的捕获参数。我们表明,这可以通过来自基于不变量的逆向工程的补偿力进行校正,而不会显着增加操作时间。
2013-12-15 quant-ph
Engineering of Microfabricated Ion Traps and Integration of Advanced On-Chip Features
囚禁的原子离子是量子物理基础研究的一个有效工具。近年来,它们已经成为几种实用技术的最有前途的候选者之一,包括量子计算机,量子模拟器,原子钟,质谱仪和量子传感器。先进的制造技术,从建立和新生学科,正在部署,以创造新的,可靠的设备,以期大规模集成和商业兼容性。这篇评论将涵盖离子捕获的基本原理,然后继续讨论上述应用的离子阱的设计。我们将分析目前正在使用的微加工技术,以及促使材料和工艺选择的各种考虑因素。最后,我们讨论了目前的努力,包括先进的,片上功能到下一代离子阱。
2020-05-11 physics.app-ph physics.atom-ph quant-ph
Engineering generalized Gibbs ensembles with trapped ions
引入广义吉布斯系综(GGEs)的概念来描述可积模型的定态。最近的研究表明,在近可积量子系统中,当受外场驱动和开放时,GGEs也可以稳定。在这里,我们提出了一个弱耗散动力学的驱动器朝向一个稳定状态的GGE,是现实的,以实现在系统中的被困离子。我们概述了工程所需的耗散的耦合,可以实现与离子阱设置的组合,并讨论了实验所需的观测量来检测偏离热状态。我们提出了一种新的混合物种运动模式工程技术在一个阵列的微陷阱,并证明了可能性,使用交感冷却,以构建多体耗散。我们的工作为在开放系统中实验观测广义相对论提供了一个蓝图,并为驱动耗散量子多体问题的量子模拟开辟了一条新的途径。
2020-10-30 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech quant-ph
Majorana modes in trapped-ion system and their Floquet engineering
针对现有纳米线平台模拟马约拉纳费米子信号易受干扰的问题,提出囚禁离子系统的二聚化构型方案,可产生零能与非零能马约拉纳模式,并通过Floquet工程按需调控其数量,为容错量子计算提供新平台。
2024-05-22 cond-mat.supr-con quant-ph
Engineering magnetically insensitive qubits in metastable electronic D-states of trapped ions
IonQ, Inc.(IonQ公司);Joint Quantum Institute and Department of Physics, University of Maryland(马里兰大学联合量子研究所与物理系);Infleqtion, Inc.(Infleqtion公司);National Institute of Standards and Technology(美国国家标准与技术研究院);Keysight Technologies(是德科技);Duke Quantum Center, Department of Electrical and Computer Engineering and Department of Physics, Duke University(杜克大学电气与计算机工程系、物理系及杜克量子中心)
本文通过实验在138Ba+原子的D_3/2能级中合成磁绝缘量子比特态,实现了相干操作,并展示了量子比特相干时间提升3倍,为量子计算和网络应用奠定基础。
2026-04-18 physics.atom-ph quant-ph
Rydberg state engineering of trapped ions
Department of Physics, Stockholm University(斯德哥尔摩大学物理系)
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。
2026-05-28 physics.atom-ph 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
Preparation of entangled states through Hilbert space engineering
纠缠态是量子计算机和量子通信系统等基于量子的技术的关键资源(1,2)。探索新的纠缠产生方法对于多样化并最终改进现有方法非常重要。在这里,我们通过应用激光场将演化限制在有限数量的状态,在原子离子中产生纠缠,这种方法被称为“量子芝诺动力学”(3-5)。在两个离子的情况下,我们得到了高达$^9\rm{Be}^+$的Bell态,在三个离子的情况下,我们得到了$0.910^{+4}_{-7}$的W态(6)保真度.与其他在被困离子中产生纠缠的方法相比,这种方法对某些缺陷(如激光强度、激光频率和离子运动频率的波动)相对不敏感。
2016-03-12 physics.atom-ph quant-ph
Fast expansions and compressions of trapped-ion chains
我们研究了线性离子链在非绝热膨胀/压缩下的动力学行为,结合动力学简正模近似和基于不变量的逆工程技术,设计了最小化离子最终运动激发的方案.这可以大大减少高和低陷阱频率操作之间的过渡时间,潜在地有助于可扩展的量子信息处理的发展。
2016-08-02 quant-ph
Sub-10 nm precision engineering of solid-state defects via nanoscale aperture array mask
设计一个强相互作用的均匀量子比特簇将是实现用于量子传感的可扩展量子系统和基于节点的量子比特寄存器的重要一步。对于使用缺陷作为量子位的固态系统,已经开发了各种精确定位缺陷的方法,但是在室温下在强耦合范围内大规模制造量子位仍然是一个挑战。在这项工作中,我们产生的氮空位(NV)的颜色中心在金刚石与子10纳米尺度的精度通过使用纳米级孔径阵列(NAAs)的组合与高纵横比为10和二次电子束孔图案用作离子阻挡掩模。我们进行光学和自旋测量上的一个小集群的NV自旋和统计调查的NAA在离子注入过程中的效果。我们将讨论如何这种技术是有效的构建一个可扩展的系统。
2021-12-02 quant-ph
TISCC: A Surface Code Compiler and Resource Estimator for Trapped-Ion Processors
本文提出囚禁离子表面码编译器TISCC,可在矩形网格上编译表面码补丁操作,支持横向门、纠错轮次和晶格手术,并含角移动与离子移动平移功能,经ORQCS验证。
2023-11-17 quant-ph
Fast shuttling of a trapped ion in the presence of noise
本文从理论上研究了简谐势阱在往返过程中弹簧常数和位置波动对单个离子运动激发的影响。详细研究了几种传输协议和噪声谱对噪声的敏感性。还分析了弹簧常数缓慢漂移的影响。结合基于不变量的逆向工程、摄动理论和最优控制设计了最小化激励的陷阱轨迹。
2014-04-16 quant-ph
Angstrom-scale ion-beam engineering of ultrathin buried oxides for quantum and neuro-inspired computing
本文提出一种基于聚焦离子束退火的埃米尺度离子束工程技术,通过深度控制晶体缺陷实现超薄埋入氧化物的精确厚度调控,并在约瑟夫森结和超导量子比特上展示了高性能,为量子与神经形态计算提供可扩展的制造方案。
2024-08-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Wigner crystals of ions as quantum hard drives
规则晶格中的原子系统是实现量子模拟和信息处理中思想的有趣系统。聚焦激光冷却离子形成维格纳晶体中的潘宁陷阱,我们发现一个强大的和简单的方法来工程非平凡的2体相互作用足够的通用量子计算。然后,我们考虑扩展我们的方法快速生成的大集群状态,和非本地架构使用的非对称纠缠生成过程之间的Penning陷阱系统和完善的线性Paul陷阱设计。
2007-06-13 quant-ph
Quantum Reservoir Engineering
我们展示了如何设计不同的耦合之间的一个单一的离子被困在一个谐波电位和环境。这将为量子系统退相干过程的实验研究提供基础。耦合是由于激光光子的吸收和随后的自发发射。激光频率和强度的变化允许人们“设计”耦合并选择描述离子运动的主方程。
1996-03-15 atom-ph physics.atom-ph quant-ph
An Open-System Quantum Simulator with Trapped Ions
量子系统的控制具有基本的科学兴趣,并有望实现强大的应用和技术。在将系统与环境隔离并一致地控制其动态方面取得了令人印象深刻的进展,正如各种物理系统中纠缠的产生和操纵所证明的那样。然而,对于开放量子系统,通过受控耦合到环境来设计许多粒子的动力学仍然在很大程度上未被探索。在这里,我们报告的第一个实现的工具箱,用于模拟一个开放量子系统多达五个量子位。我们使用一个具有囚禁离子的量子计算架构,结合多量子位闸与光抽运来实现相干操作与耗散过程。我们通过纠缠态的耗散制备、相干多体自旋相互作用的模拟和多量子比特观测量的量子非破坏测量来说明这一工程。通过在相干操作中加入受控耗散,这项工作为开放系统量子模拟和计算提供了新的前景。
2011-04-06 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 thermalization and Floquet engineering in a spin ensemble with a clock transition
本文利用镱-171离子系综的时钟跃迁实现纯长程偶极XY模型,通过调控相互作用与无序比例研究量子热化,并动态工程化多种多体哈密顿量及实现时间晶体相,展示了稀土离子系综作为多体物理测试平台的价值。
2024-08-01 quant-ph
Quantum engineering of photon states with entangled atomic ensembles
提出并分析了一种不需要腔体的产生单光子和纠缠光子的新方法。它依赖于由于原子系综中纠缠的存在而导致的光发射的集体增强。光发射由激光脉冲触发,因此我们的方案是确定性的。此外,它允许人们通过首先使用简单的量子门序列制备某些原子态来产生各种光子纠缠态。我们分析了方案的可行性,并将其具体化为:线阱中的离子,光晶格中的原子,以及室温下的盒中的原子。
2007-04-04 quant-ph
Engineering continuous-variable entanglement in mechanical oscillators with optimal control
本文针对囚禁离子机械振荡器的连续变量纠缠制备问题,提出基于激光相互作用动态相位调制的最优量子控制策略,成功制备TMSV态并验证纠缠,还可制备非高斯纠缠态,方法具备灵活性。
2025-11-16 quant-ph
Engineered Open Systems and Quantum Simulations with Atoms and Ions
在过去的几十年里,原子、分子和光学(AMO)物理学的巨大实验进展使我们能够分离出单个、几个甚至多个微观粒子的集合体,并以一定的精度操纵它们的量子特性,这在几年前还是不可想象的。这套多功能的工具使得在各种物理平台上的多体哈密顿工程的成熟概念得以发展。然而,这些可用的工具也可以用来将哈密顿工程的场景扩展到更一般的刘维尔环境,除了相干动力学之外,还包括多体量子系统中的受控耗散。在这里,我们回顾了最近的理论和实验进展,在不同的方向沿着这些路线,特别关注的物理实现与原子和离子的系统。这包括数字量子模拟在一个一般的开放系统设置,以及工程和理解远离热力学平衡的系统的新类别。
2012-03-29 cond-mat.quant-gas quant-ph
Engineering an Effective Three-spin Hamiltonian in Trapped-ion Systems for Applications in Quantum Simulation
在量子模拟和量子计算中,模拟和数字模式的囚禁离子量子模拟器被认为是实现量子优势的主要候选者。受控离子与激光的相互作用通过Cirac-Zoller或Molmer-Sorensen方案的集体运动模式诱导了全对全的双自旋相互作用,从而产生了有效的双自旋哈密顿量和双量子比特纠缠门。在这项工作中,Molmer-Sorensen计划扩展到诱导三自旋相互作用通过定制的第一和第二阶自旋运动耦合。该方案能够实现单自旋、双自旋和三自旋相互作用,并且可以通过增强的协议进行调整,以模拟纯三自旋动力学。有效的演变的分析结果,以及详细的数值模拟的完整的动态支持的准确性和可行性,所提出的计划,为近期的应用。以量子模拟为重点,通过量子链模型下U(1)格点规范理论中物质-规范相互作用的例子,展示了直接模拟实现三自旋动力学的优势。映射的自由度和战略的规模的三自旋计划,以更大的系统,详细的,随着讨论的预期结果的模拟的量子链路模型在即将到来的实验中给出了现实的可行性。三自旋方案的应用超出了这里研究的格点规范理论的例子,包括研究由两个和三个自旋哈密顿量建模的强相互作用凝聚态系统的静态和动态相图。
2021-08-02 cond-mat.quant-gas hep-lat nucl-th
Engineering Rydberg-pair interactions in divalent atoms with hyperfine-split ionization thresholds
本文利用多通道量子缺陷理论研究了具有非零核自旋的二价原子(特别是${}^{87}$Sr)的里德伯结构,发现了由超精细分裂阈值产生的固有Förster共振,可同时实现谱线稳定和增强的长程相互作用,并提供了适用于阻塞机制及平坦长程势的对态参数。
2024-07-31 physics.atom-ph quant-ph
Ground-state cooling of a trapped ion using long-wavelength radiation
我们演示了使用射频(RF)辐射的囚禁离子的基态冷却。这是实现量子操作的有力工具,其中RF或微波辐射代替激光用于运动量子态工程。我们测量了边带冷却后$\overline{n} = 0.13(4)$的平均声子数,对应于基态占据几率为88(7)\%。在振动基态准备后,我们通过驱动n=0和n=1 Fock态之间的Rabi振荡来展示运动态工程。我们还使用基态冷却的能力来精确测量运动加热速率,并报告与我们先前测量的结果相比减少了近两个数量级,我们将其归因于仔细消除系统中的电噪声源。
2015-06-04 physics.atom-ph quant-ph
Programmable activation of quantum emitters in high-purity silicon with focused carbon ion beams
Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf(德累斯顿罗森多夫亥姆霍兹中心);Raith GmbH(Raith有限公司);Leibniz-Institut für Kristallzüchtung (IKZ)(莱布尼茨晶体生长研究所);Technical University of Dresden(德累斯顿工业大学)
本研究通过聚焦碳离子束在高纯度硅中实现量子发射体的可编程激活,提升单个G中心的创建效率,推动硅中电信量子发射体的纳米尺度工程。
2024-04-30 physics.app-ph quant-ph
Defects in Silicon Carbide as Quantum Qubits: Recent Advances in Defect Engineering
本综述介绍了可作为量子比特的碳化硅缺陷,梳理了硅空位、双空位等核心缺陷类型及多种制备技术,为该领域青年研究者提供入门参考。
2025-04-09 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Optimisation of Scalable Ion-Cavity Interfaces for Quantum Photonic Networks
在量子网络应用的离子腔接口的设计优化中,由于许多相互竞争的品质因数和高度相互依赖的设计约束而出现困难,其中许多存在“软限制”,可以以工程时间为代价进行改进。在这项工作中,我们提出了一个系统的方法来解决这个问题,它提供了一种方法来确定有效的和强大的操作制度,并阐明在设计过程中所涉及的权衡,使工程工作集中在最敏感和关键的参数。我们表明,在许多相关的情况下,它是可能的近似分离的几何方面的协同性与原子系统和镜面本身,大大简化了优化过程。虽然我们的优化方法可以应用于大多数操作制度,在这里,我们认为腔适合典型的离子捕获实验,并与大量的横向错位的镜子。我们发现,许多微米的镜面错位腔仍然可以提供非常高的光子提取效率,提供了一个有吸引力的路线,可扩展的生产离子腔接口的大规模量子网络。
2022-10-05 physics.app-ph physics.atom-ph quant-ph
Quantum state engineering via unitary transformations
我们构造了一个量子化电磁场的任意纯态的产生的哈密顿量。这个命题是基于这样一个事实,即产生数态的一个幺正变换已经被发现,这里得到的一般幺正变换将允许利用非线性相互作用产生纯态。通过简单叠加态的产生,讨论了这种方法的适用性。我们还比较了我们的哈密顿量从两个激光场的相互作用的囚禁离子。
1998-10-15 physics.optics quant-ph