Adiabatic quantum dynamics under decoherence in a controllable trapped-ion setup
抑制非幺正效应是量子计算和量子控制中的一个主要挑战。在本论文中，我们通过考虑周围环境中的绝热动力学，从理论和实验上分析了开放量子系统中绝热性的鲁棒性。更具体地说，通过考虑一个散肩的情况下，我们利用绝热近似的有效性条件，以及其灵敏度的共振情况下，通常会损害绝热封闭系统。作为例子，我们实现了一个振荡的Landau-Zener哈密顿量，这表明消相干可以驱动具有高介电常数的谐振系统的绝热行为的开放系统。此外，我们还实现了绝热量子算法的Deutsch问题，其中的区别是建立在开放系统绝热密度算符和目标纯态的计算过程中预期。然后分析用于获得期望结果的优选时间窗口。我们通过实验实现了这些系统，通过一个单一的被困的镱离子$^{171}$ Yb $^+$，其中离子超精细能级被用作自由度的两个能级系统，驱动场和散肩强度有效地可控。
2019-06-18 quant-ph
Non-Classicality and Non-adiabaticity in a Single Trapped Ion
本文分析了周期势场中单囚禁离子的非经典特性，利用非绝热参数$Q^{*}$和海森堡绘景运动方程区分经典与非经典行为，并探讨了非绝热区域内压缩态作为量子热力学资源的潜力。
2025-04-29 quant-ph
Validation of Quantum Adiabaticity through Non-Inertial Frames and Its Trapped-Ion Realization
绝热近似的有效性条件是理解和预测量子动力学的有用工具。值得注意的是，振荡量子系统中的共振现象对绝热定理提出了挑战。在这种情况下，在应用定量绝热条件的不一致性，导致了一系列的绝热性的新方法。在这里，通过采用不同的策略，我们通过将量子系统驱动到非惯性参考系来引入绝热近似的验证机制。更具体地说，我们开始考虑几个相关的绝热近似条件之前推导出，并表明，所有这些失败通过引入一个合适的振荡哈密顿量的一个量子位（qubit）。然后，通过评估的绝热条件在旋转的非惯性系，我们表明，所有这些条件，包括标准绝热条件，可以正确地描述绝热动力学在原始框架中，无论是远离共振或在共振点。此外，我们证明了这种验证机制可以扩展到一般的多粒子量子系统，建立绝热行为的等价性的条件，如在惯性或非惯性框架。为了实验研究我们的方法，我们考虑通过一个单一的捕获的镱离子$^{171}$ Yb $^{+}$，其中离子超精细能级被用作一个两能级系统的自由度的超精细量子比特。通过对量子演化的观测，我们明确地证明了非惯性系中绝热条件的一致性。
2018-10-05 quant-ph
Robust control of quantized motional states of a chain of trapped ions by collective adiabatic passage
本文提出了一种在囚禁离子链中产生振动Fock态的简单方法。该方法是快速和易于实施，因为只有一个单一的啁啾激光脉冲，同时解决所有的离子，是必需的。此外，由于该方法使用集体绝热通道，可以容忍激光脉冲的强度或频率的显著波动，并且该技术即使在Lamb-Dicke区域的边界上也表现良好。我们还演示了如何扩展这种技术，以创建非经典叠加态的离子的集体运动和Greenberger-Horne-Zeilinger状态的内部状态。由于只需要一个激光脉冲，在实际实验条件下产生的热效应小得可以忽略不计。
2008-05-09 quant-ph
A non-adiabatic approach to entanglement distribution over long distances
研究了囚禁原子量子存储器（即光腔中的单原子）之间的纠缠分布。在大多数情况下，纠缠分布的速率取决于传输的单光子的状态可以转移到被困原子的效率。这种加载效率分析研究了两个级别，$V$ -级别，$Λ$ -级别，和双$Λ$ -级别的原子配置通过系统水库的方法。提出了一种非共振非绝热加载$Λ$级囚禁原子存储器的方法，并确定了实现高加载概率的原子-光耦合率和输入光子带宽之间的折衷。非绝热方法允许使用广泛类别的光源，并且在某些情况下，它提供比通过绝热加载机制可以实现的系统吞吐量更高的系统吞吐量。分析扩展到两个双$Λ$囚禁原子存储器的情况下，由偏振纠缠双光子照明。
2007-01-08 quant-ph
Programmable Rapid Adiabatic Passage laser pulses for Ultra-fast Gates on trapped ions
University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；Department of Physics, University of Colorado（科罗拉多大学物理系）
提出利用连续波激光调制的快速绝热通道脉冲替代锁模激光，实现自旋相关踢动，抑制光强波动敏感性，构建鲁棒纠缠门并优化门性能。
2026-06-23 quant-ph
Experimental realization of noise-induced adiabaticity in nuclear magnetic resonance
绝热演化是慢变哈密顿量的瞬时本征态的动力学过程。最近，一个有趣的现象表明，白噪声可以增强甚至诱导绝热性，这与以前的观点相反，即环境噪声总是修改甚至破坏设计的绝热通道。我们在核磁共振系统中实验实现了噪声诱导绝热。我们证明了绝热Hadamard门和纠缠态。实验表明，噪声对绝热性的影响，并与无噪声的过程进行了比较。我们采用了一种噪声注入方法，该方法可以应用于其他量子系统。
2018-02-05 quant-ph
Realization of nonlinear oscillators with a trapped ion
本文研究了二维阱势中具有量子化质心运动的囚禁离子。在外加激光场作用下，两个正交振动模的有效（非）线性耦合可以通过受激喇曼跃迁建立。可以产生非经典振动态，如压缩态或双模纠缠态（薛定谔猫态）。当振动模与内能能级纠缠时，可以制备出Greenberger-Horne-Zeilinger（GHZ）态。
1997-05-21 quant-ph
On Geometric Realization of Quantum Computations in Externally Driven 4-Level System
讨论了利用非绝热几何相位实现量子门的可能性。结果表明，非绝热相和绝热相都可以用于量子门的实现。
2002-07-18 quant-ph
Shortcuts to adiabaticity by counterdiabatic driving for trapped-ion displacement in phase space
绝热协议在量子技术中的应用受到噪声和退相干环境源的严重限制。通过反绝热驱动的绝热性捷径构成了一个强大的替代方案，它在模拟绝热动力学的同时加快了时间演化。在这里，我们提出了在连续变量系统中的反绝热驱动的第一个实验实施，一个捷径的绝热运输的被困离子在相空间中。由此产生的动力学相当于绝热轨迹的“快速运动视频”。该协议的鲁棒性优于基于经典局部控制和傅立叶优化方法的竞争计划。我们的研究结果表明，绝热性的捷径提供了一个强大的加速量子协议的量子技术的广泛适用性。
2019-07-11 physics.atom-ph quant-ph
Fast quantum algorithm for EC3 problem with trapped ions
绝热量子计算~（AQC）是基于绝热原理，量子系统保持在驱动哈密顿量的瞬时本征态。哈密顿量的最终状态编码感兴趣的问题的解。虽然AQC具有明显的优势，但最近的研究表明，当演化时间较长时，由于系统-浴相互作用，绝热过程中的量子性（如量子相干性）可能会完全丧失，因此预期的量子加速不会出现。在这里，我们提出了一个快速信号辅助绝热量子算法。我们发现，通过在演化过程中应用一系列快速随机或规则信号，可以大大减少运行时间，而绝热算法的优点保持不变。值得注意的是，我们提出了一个\emph{randomized}特罗特公式，并表明，驱动哈密顿量和序列的快速信号可以同时实施。将该算法应用于求解$3$ -位精确覆盖问题~（EC $3$），并提出了一种带囚禁离子的问题的实现方法。
2014-12-09 quant-ph
Adiabatically controlled motional states of a ground-state cooled CaO$^{+}$ and Ca$^{+}$ trapped ion chain
本研究针对囚禁分子离子外部自由度调控需求，利用共囚禁Ca⁺协同边带冷却实现CaO⁺轴向运动模近基态冷却，验证绝热调谐模式频率时声子态可保持，为分子偶极-声子相互作用研究奠定基础。
2022-12-09 physics.atom-ph quant-ph
Atoms trapped by a spin-dependent optical lattice potential: realization of a ground state quantum rotor
在六角对称的二维自旋相关光晶格势作用下，冷原子气体中被囚禁的原子围绕势极小值进行轨道运动。这样的原子是基本的量子转子。我们发展了这种量子转子的理论。波函数，能量和简并确定玻色子和费米子原子，和磁偶极状态之间的跃迁阐明。在光晶格中，每一个晶胞中只有一个原子的量子转子可以用作高精度的旋转传感器、加速度计和磁力计。
2019-10-11 quant-ph
Adiabatic Mach-Zehnder interferometer via an array of trapped ions
我们探讨了在横向场中通过一系列服从量子伊辛模型的囚禁离子实现海森堡限制马赫-曾德尔干涉的可能性。基于增加Ising相互作用，然后减小横场的绝热过程，我们证明了从顺磁性到铁磁性的完美转变，它可以用作多离子Mach-Zehnder干涉术的分束器。实现的NOON状态的离子，使海森堡限制干涉。使用目前可用的技术，超冷离子，我们讨论了我们的计划与全球业务的实验可行性。
2012-03-22 physics.atom-ph quant-ph
Bang-bang shortcut to adiabaticity in trapped ion quantum simulators
我们模型的bang-bang优化协议作为一个捷径绝热在基态制备的离子阱为基础的量子模拟器。与局部绝热演化相比，bang-bang协议产生的基态概率略低，但其实现比局部绝热方法简单得多，因此它仍然是一个很好的选择，可以用于最大化传统计算机无法解决的系统中的基态准备。我们描述了如何优化捷径，并提供了如何使用当前基于离子阱的量子模拟器实现它的具体细节。
2015-11-14 cond-mat.quant-gas quant-ph
Experimental realization of a fast controlled-Z gate via a shortcut-to-adiabaticity
对于频率可调的双量子比特系统，可以通过避免辅助态和计算能级之间的能级交叉来自动驱动量子比特系统来实现受控Z（CZ）门。在这里，我们从理论上提出了一个快速CZ门使用捷径绝热（STA）。在实验上，STA CZ门实现了两个耦合的超导Xmon量子位的52 ns的控制脉冲。在量子过程层析成像和随机基准测试中，STA CZ门的测量保真度均高于96.0%。该协议允许灵活设计的演变时间和控制波形。我们认为，这种“快速绝热”CZ门可以直接应用于其他多量子比特量子系统。
2018-11-20 quant-ph
Adiabatic cooling of a single trapped ion
本文介绍了在线性射频阱中对单个~（40）Ca ~+离子绝热冷却的实验结果。经过一段时间的激光冷却后，沿无射频场轴的长期频率从583 kHz降低到75 kHz。对于一个最初被冷却到0.65 ± 0.03 mK的离子多普勒激光器，在绝热膨胀后测得的温度为87 ± 7 μK。对处于基态（P0 = 0.978 +/- 0.002）的单边带冷却离子应用相同的绝热冷却过程导致最终的基态占据为0.947 +/- 0.005。这两个结果都与基本上完全绝热的行为非常一致。这些结果在离子基量子信息科学、高分辨率分子离子光谱学和超低温离子化学等不同领域具有广泛的应用前景。
2012-10-16 physics.atom-ph quant-ph
The experimental realization of high-fidelity `shortcut-to-adiabaticity' quantum gates in a superconducting Xmon qubit
基于“捷径绝热”（STA）方案，我们在超导Xmon量子比特系统中设计并实验实现了一组高保真单量子比特量子门。通过精确的微波控制，量子比特被驱动以在反非绝热场的帮助下遵循快速的“绝热”轨迹，并通过绝热门校正导数去除。量子过程层析成像和交叉随机基准测试的实验结果表明，我们设计的STA量子门的过程保真度高于94.9%，门的保真度高于99.8%，非常接近于99.9%的门保真度。在STA协议下成功实现了一种替代的高保真度量子门。
2018-04-23 quant-ph
Experimental realization of quantum algorithms for linear system inspired by adiabatic quantum computing
量子绝热算法是量子计算领域的一个重要研究方向。它为我们提供了一种替代量子门模型的操纵系统的方法。最近，一个有趣的工作arXiv：1805.10549表明，我们可以通过绝热量子计算启发的算法来解决线性方程组。在这里我们演示了该算法，并实现了一个4量子位核磁共振系统中的8维线性方程组$A\textbf{x}=\textbf{b}$的解决方案。其结果是迄今为止在实验中使用有限数量的量子比特的最大维线性方程的解，其中包括一些巧妙的简化。我们的实验为解决许多与线性方程组相关的实际问题提供了新的可能性，并在设计未来的量子算法方面具有潜在的应用价值。
2018-10-25 quant-ph
Experimental realization of stimulated Raman shortcut-to-adiabatic passage with cold atoms
在从量子信息处理到高精度测量的现代科学的许多领域中，量子系统的精确控制是基本要求。量子控制中一个非常重要的目标是尽可能快地准备好所需的状态，并在可用资源和实验约束的允许下具有足够高的保真度。受激拉曼绝热通过（STIRAP）是实现高保真态转移的一种鲁棒方法，但它需要足够长的操作时间来满足绝热标准。在这里，我们从理论上提出，然后实验证明一个捷径绝热协议，以加快STIRAP。通过修改拉曼脉冲的形状，我们实验上实现了一个快速和高保真的受激拉曼捷径绝热通道，对控制参数的变化是强大的。这里展示的全光、鲁棒和快速协议为控制量子系统提供了一种有效和实用的方法。
2016-05-17 quant-ph
Probing Entanglement in Adiabatic Quantum Optimization with Trapped Ions
绝热量子优化被提出来作为解决NP完全问题的一种途径，与经典算法相比具有可能的量子加速比。然而，量子效应（如纠缠）在这些优化协议中的确切作用仍不清楚。我们提出了一个冷捕获离子，允许一个定量的特征，在一个受控的实验中，纠缠，退相干，绝热量子优化和非绝热的相互作用的设置。我们表明，以这种方式，广泛的一类NP完全问题成为访问量子模拟，包括背包问题，数划分，和最大割问题的实例。此外，一般的理论研究揭示了在协议结束时的纠缠的成功概率的相关性。然而，从小系统和线性斜坡的精确数值模拟中，我们发现在优化过程中与纠缠没有实质性的相关性。对于最终状态，我们推导出解析的成功概率作为纠缠的函数，这可以在实验中测量的普遍上限。所提出的捕获离子设置和所提出的纠缠研究解决了绝热量子优化的相关问题，这可能是跨实验平台的普遍兴趣。
2015-03-19 cond-mat.quant-gas quant-ph
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
Realization of a quantum perceptron gate with trapped ions
我们报道了在离子阱量子计算机中实现感知器量子门。在这个方案中，感知器的目标量子位根据与几个量子位的相互作用来改变其状态。目标量子位显示出可调的S形开关行为，当与其他percetron嵌套时，成为通用近似器。该过程包括施加到目标量子位的修整场的绝热斜降。我们还使用两个连续的感知器量子门来实现XNOR门，其中感知器量子位仅在两个输入量子位的奇偶性为偶数时才改变其状态。其适用性可以推广到高维门以及感知器观测量的任意有界连续函数的重建。
2021-11-17 quant-ph
Experimental Realization of the Rabi-Hubbard Model with Trapped Ions
量子模拟为研究参数可控的强关联多体系统提供了重要的工具。Rabi-哈伯德模型是量子光学和凝聚态物理两个基本模型的混合体，它通过局域自旋-玻色子相互作用和长程玻色子跳跃的相互竞争，展示了丰富的物理性质。在这里，我们报告的实验实现的拉比-哈伯德模型使用高达$16$捕获的离子，并提出了一个控制研究其平衡性质和量子动力学。我们通过缓慢淬灭耦合强度的方法观察到基态的量子相变，并测量了不同参数下的量子动力学演化。以磁化强度和自旋-自旋关联为探针，在小尺度下将理论结果与实验结果进行了比较，验证了模型哈密顿量的预言.对于更大尺寸的$16$离子和$16$声子模系统，有效的希尔伯特空间维数超过了$2^{57}$，其动力学对于经典的超级计算机是难以处理的。
2022-04-29 quant-ph
Realization of a quantum walk with one and two trapped ions
实验证明了在相空间中用一个和两个囚禁离子在一条直线上的量子行走。通过使离子经受与量子抛硬币操作交错的状态相关的位移操作，实现了多达23步的行走。为了分析每一步之后离子的运动状态，我们应用了一种技术，该技术直接将概率密度分布映射到离子的内部状态上。测量的几率分布和位置的二阶矩清楚地表明了量子行走的非经典特征。为了进一步突出经典（随机）和量子行走之间的区别，我们证明了后者的可逆性。最后，我们通过使用两个离子来扩展量子行走，使行走者有更多的可能性留下来，而不是迈出一步。
2010-02-16 quant-ph
Non-adiabatic quantum phase transition in a trapped spinor condensate
研究了自旋为1的原子凝聚体中，外加简谐囚禁势对从反铁磁态到相分离态的非绝热量子相变结果的影响。以前，我们证明了一个未捕获的系统的动力学表现出双重的普遍性，由于磁化守恒出现了两个不同的标度律。我们表明，在陷阱的存在下，双重普遍性仍然存在。然而，相应的标度指数强烈修改的局部磁化转移整个系统。这些指数的值不能像在无自旋的情况下那样，仅仅用因果关系的影响来解释。我们推导出适当的标度律的基础上缓慢的扩散漂移弛豫过程中的局部密度近似。
2016-09-13 cond-mat.quant-gas quant-ph
Interaction ramps in a trapped Bose condensate
非绝热相互作用斜坡被认为是捕获的玻色-爱因斯坦凝聚体。从绝热性的偏离通过升温过程中产生的加热或剩余能量来表征。我们发现，斜坡时间上的热量的依赖性是非常敏感的斜坡协议。我们解释了这种依赖性的特点，通过一个单参数的有效描述的基础上的动态的冷凝物的大小。
2010-12-20 cond-mat.quant-gas quant-ph
Analytical solution for optimal squeezing of wave packet of a trapped quantum particle
考虑了以压缩量子粒子的波包为目标的最优控制问题，并利用绝热近似解析求解。的解析解，驱动到一个高度本地化的最终状态的粒子的情况下，一个无限好的捕获潜力。该方案可用于提高原子光刻的分辨率。
2008-04-17 quant-ph
Realization of the quantum Toffoli gate with trapped ions
用于量子信息处理的算法通常被分解为量子门操作的序列，最常使用单量子比特门和双量子比特门来实现[1]。虽然这样的操作构成了量子计算的通用集合，但作用于两个以上量子比特的门可以简化复杂量子算法的实现[2]。因此，单个三量子位操作可以取代复杂的两量子位门序列，这反过来又保证了更快的执行速度和更高的保真度。一个重要的三量子位操作是量子Toffoli门，它根据两个控制量子位的状态对目标量子位执行NOT操作。在这里，我们提出了第一个实验实现的量子Toffoli门的离子阱量子计算机。我们的实现是特别有效的，因为我们直接编码的相关逻辑信息的离子串的运动。[1]Diplenenzo，D.两位门是量子计算的通用门。Cond-mat/9407022，Phys.Rev. A 51，1015-1022（1995）。[2]Chiaverini，J. et al.实现量子纠错. Nature 432，602-605（2004）.
2008-04-01 quant-ph
Efficient approach for quantum sensing field gradients with trapped ions
介绍了一种利用两个耦合谐振子作为量子探针来探测空间变化场的量子传感方案。我们讨论了一个物理实现的传感技术与两个被困离子耦合通过库仑介导的声子跳跃。我们的方法依赖于使用本地化的离子振荡和内部状态的被困离子，允许测量空间变化的电场和磁场之间的耦合。首先，我们讨论了一种绝热传感技术，它能够简单地通过测量离子自旋布居来检测非常小的力差。我们还表明，绝热方法可以用于检测磁场梯度，它是独立的磁偏移。第二，我们发现强自旋声子耦合可以提高对力和相位估计的灵敏度。我们量化的灵敏度方面的量子费舍尔信息，并表明，它发散接近临界耦合。
2017-09-08 quant-ph
Realization of adiabatic Aharonov-Bohm scattering with neutrons
绝热Aharonov-Bohm（AB）效应是当一些慢变量围绕一个环进行平面自旋时获得的Berry相位的表现。虽然在分子光谱学中已经观察到这种效应，但在散射实验中直接测量拓扑相移在过去一直是难以捉摸的。在这里，我们证明了绝热AB效应的非极化非常慢的中子，散射在一个长直载流导线的动力学的明确模拟。
2015-11-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Theory of robust multi-qubit non-adiabatic gates for trapped-ions
在量子计算机上执行量子算法的流行方法是将算法分解为通用门的级联，通常是单量子位门和双量子位门。然而，这样的分解导致长的门序列，其在量子位寄存器大小上是指数的。此外，当作用于较大的量子位寄存器时，门的量子数趋于减小。因此，在大量子位寄存器中的高保真实现仍然是一个突出的挑战。在这里，我们提出并研究了多量子比特纠缠门的捕获离子。我们的门一次耦合许多量子位，允许减少使用的门的总数，同时保持高的门保真度。我们的方法采用了所有的正常模式的运动的离子链，这允许操作以外的绝热制度，并在利率相媲美的长期离子捕获频率。此外，我们扩展了我们的方法生成适合于量子模拟的哈密顿量，如最近邻自旋哈密顿量或苏-施里弗-海格尔哈密顿量。
2019-11-08 physics.atom-ph quant-ph
Single-loop realization of arbitrary non-adiabatic holonomic single-qubit quantum gates in a superconducting circuit
几何相位是抗噪声的，因此提供了一种实现高保真度量子操纵的鲁棒方式。在这里，我们实验证明了任意的非绝热完整单量子位量子门超导transmon量子位和微波腔在一个单环的方式。在这两种情况下，利用辅助状态，并且同时应用两个谐振微波驱动器，其具有良好控制的但变化的幅度和相位以用于门的任意性。在transmon量子比特上产生的门实现了0.996的保真度，其特征在于随机基准，并且基于全量子过程层析成像，腔上的门显示出0.978的平均保真度。在理论上，基于我们提出的实验方案，在量子比特和腔之间也可以实现一个非平凡的两量子比特完整门。因此，我们的实验铺平了道路，走向实用的非绝热完整量子操纵量子比特和腔在超导电路。
2018-09-13 quant-ph
Integrated Optical Approach to Trapped Ion Quantum Computation
最近的实验进展，量子信息处理与捕获的离子已经证明了大多数的基本要素，需要实现一个可扩展的量子计算机。下一组挑战在于实现大量量子位以及准备，操纵和测量它们的方法，从而导致错误保护量子位和容错架构。量子位的集成必然需要集成光学方法，因为这些操作中的大多数涉及与光子的相互作用。本文讨论了可扩展量子计算机物理实现所需的集成光学技术和具体的光学设计。
2008-12-15 quant-ph
Trapped ion-mediated interactions between two distant trapped atoms
本研究理论证实囚禁离子可介导远距离囚禁原子间的强相互作用，通过玻恩-奥本海默近似计算了绝热势与声子模式，分析了非绝热效应的规范结构与几何相位，为量子计算及分子物理研究提供新方向。
2023-10-08 quant-ph
Towards generation of cat states in trapped ions set-ups via FAQUAD protocols and dynamical decoupling
许多粒子的强纠缠态（如猫态）的高保真生成是一个特别苛刻的挑战。一种方法是在一定的最终时间内尽可能精确地驱动系统，以避免产生不需要的激励。然而，激发也可以通过耗散效应的存在而产生，例如失相。在这里，我们比较了本地绝热和快速准绝热协议在实现高保真度的目标叠加态与无失相的有效性。特别是，我们认为被困离子设置中，每个自旋相互作用与所有其他的均匀耦合强度或幂律耦合。为了减轻失相的影响，我们补充绝热协议与动态解耦，我们测试其有效性。我们研究的协议可以很容易地实现与国家的最先进的技术。
2019-11-03 cond-mat.quant-gas quant-ph
Cooling trapped ions with phonon rapid adiabatic passage
本文提出声子快速绝热通道（phrap）技术，通过相干交换模式布居加速离子冷却，实现数量级提速并对涨落不敏感。
2024-03-18 physics.atom-ph quant-ph
Experimental Realization of Nonadiabatic Holonomic Single-Qubit Quantum Gates\\ with Optimal Control in a Trapped Ion
利用几何相位诱导的量子门进行量子计算，由于其对操作噪声的鲁棒性，被认为是容错量子计算中一种很有前途的策略。然而，由于以前方案的参数限制，完整量子门的主要鲁棒性优势被涂抹。在这里，我们通过实验证明了一种解决方案，基于共振驱动的三能级系统，在捕获的Yb离子中实现了具有最佳控制的非绝热完整单量子位量子门，该方案还具有演化速度快、实现方便的优点。与相应的几何门和传统的动态门相比，我们的方案的优势是，它是更强大的控制幅度误差，这是证实了通过量子过程层析成像和随机基准测试方法测量门失真。此外，我们还概述了非平凡的两个量子比特完整门也可以实现在现有的实验技术。因此，我们的实验验证了这种鲁棒和快速完整量子计算策略的可行性。
2020-11-30 quant-ph
Realization of universal nonadiabatic holonomic quantum gates in trapped ion system
本文基于离子阱系统的Jaynes-Cummings模型，利用激光与离子相互作用实现单/双量子比特逻辑操作，提出一种可调且对误差鲁棒的通用非绝热和乐量子门方案，为鲁棒量子计算提供了可行途径。
2025-05-04 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
Method of quantum computation with ``hot'' trapped ions
提出了一种在囚禁离子量子计算机中实现量子逻辑门的新方法，该方法不需要将离子冷却到其振动质心（CM）模式基态。我们的方案采用了绝热通道和条件相移，这是D 'Helon和Milburn（C.~ D'Helon和G.J.~ Milburn，Phys.Rev.A { \bf 54}，5141（1996））。
1998-08-07 quant-ph
Experimental Adiabatic Quantum Factorization under Ambient Conditions Based on a Solid-State Single Spin System
绝热量子计算是量子计算中一种通用的、鲁棒的方法。在这种体系结构中，问题可以通过将量子处理器从简单初始哈密顿量的基态演化到最终哈密顿量的基态来解决，最终哈密顿量对问题的解进行编码。到目前为止，还没有在环境条件下在单个固体自旋系统上实现绝热量子计算的实验，这已被证明是可扩展量子计算的兼容候选者。在这封信中，我们报告的第一个实验实现的绝热量子算法在一个单一的固体自旋系统在环境条件下。绝热量子计算的所有元素，包括初始状态的准备，绝热演化，和最终状态读出，实验上实现。作为一个例子，我们在绝热量子处理器上将35分解为素因子5和7。
2016-11-10 quant-ph
Simulating the Haldane Phase in Trapped Ion Spins Using Optical Fields
我们提出了实验探索的自旋一XXZ反铁磁链使用捕获离子的Halfonite相。我们展示了如何精确地准备的基态的Haldom相位，证明其对实验噪声源的鲁棒性，并提出了方法来检测Haldom基态的基础上，他们的激发间隙和指数衰减的相关性，非零非本地字符串顺序，和双简并纠缠谱。
2015-05-20 quant-ph
How to realize a universal quantum gate with trapped ions
我们报道了基于线性晶体囚禁离子的基本量子处理器的实现。每个离子用作量子比特（qubit）以将量子信息存储在长寿命电子状态中。我们提出了实现单量子位和通用的双量子位逻辑门。qwo量子比特操作依赖于离子通过它们的集体量子化运动的耦合。包括设置和方法的详细描述。
2003-12-19 quant-ph
Laser-free trapped ion entangling gates with AESE: Adiabatic Elimination of Spin-motion Entanglement
本文提出一种无激光囚禁离子纠缠门方案，通过绝热消除自旋-运动纠缠（AESE）抑制多模式噪声，降低对运动退相干的敏感性，可在多普勒温度下实现高保真门操作。
2023-11-13 physics.atom-ph quant-ph
Quantum Teleportation with Atoms Trapped in Cavities
提出了一种利用腔中单原子实现量子隐形传态的方案。该方案是基于绝热通道和偏振测量。我们证明了在成功概率为1/2，保真度为1的条件下，将一个囚禁在腔中的原子的内部态传送到另一个囚禁在腔中的原子是可能的。该方案是抵抗一些相当大的缺陷，如违反的Lamb-Dicke条件，弱原子-腔耦合，自发发射，和检测效率低下。
2005-09-13 quant-ph
Quantum computation with trapped ions in an optical cavity
提出了一种基于两个原子被囚禁在腔中的双量子比特逻辑门。利用绝热跃迁和芝诺效应有效地抑制了自发跃迁引起的相互作用损失。提出了动态和几何条件相位门。这种方法提供了保真度和其门的成功率非常接近1。因此，它适合于执行量子计算。
2002-03-21 quant-ph
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。
2011-08-24 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Experimental Realization of Nonadiabatic Shortcut to Non-Abelian Geometric Gates
当一个量子系统在简并的希尔伯特空间中被驱动通过一个参量循环时，它将获得一个非阿贝尔几何相位，这是稳定的，构成了完整量子计算（HQC）的基础。然而，在绝热极限下，环境退相干成为一个重要的误差源。最近，已经提出了各种非绝热HQC方案，但都是以增加对控制误差的敏感性为代价的。或者，存在通过“绝热性捷径”（STA）技术加速HQC的理论建议，但迄今为止还没有实验证明，因为这些proproprosals涉及同时控制四个能级的复杂控制。在这里，我们提出并实验证明，HQC通过捷径绝热可以构建只有三个能级，使用超导量子位在一个可扩展的架构。利用这个方案，所有完整的单量子比特操作都可以通过一个单周期的状态演化来实现。因此，我们能够在同一平台上对STA+HQC与NHQC的稳定性进行实验基准测试。我们的方案的灵活性和简单性，使它也可以实现其他系统，如氮空位中心，量子点，和核磁共振。
2019-02-28 quant-ph
Experimental Realization of Nonadiabatic Holonomic Single-Qubit Quantum Gates with Two Dark Paths in a Trapped Ion
研究在囚禁的$^{171}\mathrm{Yb}^{+}$离子中基于四能级系统实验实现了具有两条暗路径的非绝热和乐单量子比特量子门，兼具快速非绝热演化与抗系统误差优势，为快速鲁棒的和乐量子计算提供了有效方法。
2021-01-20 quant-ph
Micromotion-Enhanced Fast Entangling Gates For Trapped Ion Quantum Computing
捕获离子系统中的RF引起的微运动通常被最小化或规避，以避免绝热过程（例如多离子门操作）的非共振耦合。非绝热纠缠门（所谓的“快速门”）不需要特定运动边带的分辨率，因此不限于比捕获周期更长的时间尺度。我们发现，设计用于无微动环境的快速门在微动的存在下显着降低了保真度。我们表明，当快速门的设计考虑到RF引起的微动，他们可以，事实上，在没有微动的情况下，执行快门。由于激光引起的状态相关力引起能量偏移，该能量偏移被产生微运动的状态无关力放大。这种增强存在于所有捕获参数中，并且对实验误差的现实来源具有鲁棒性。这一结果为可扩展的2D架构上的快速双量子位纠缠门铺平了道路，其中微动必须存在于至少一个离子间轴上。
2020-02-24 quant-ph
Complete Adiabatic Quantum Search in Unsorted Databases
针对未排序数据库搜索问题，提出了一种新的绝热算法。该算法在实现上比Grover算法节省了三分之二的量子比特。同时，通过微扰法和数值模拟分析了算法的时间复杂度。实验结果表明，该算法比传统的绝热搜索算法有更好的加速比。
2008-11-05 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
Nonlinear optical realization of non-integrable phases accompanying quantum phase transitions
本文提出利用具有四方对称性的各向异性低双折射光纤中的非线性光学效应，通过绝热调节非线性磁化率使斯托克斯矢量积累与量子相变具有相同规范结构的非可积 Hannay 角，并讨论了纳米晶体沉积的实验实现方案。
2025-08-19 quant-ph
