Generation of arbitrary two dimensional motional state of a trapped ion
我们提出了一个方案来产生一个任意的二维量子态的运动的囚禁离子。这个建议是基于激光脉冲的序列，这是适当地调整，以控制过渡的两个振动模式的边带。不需要多于$(M+1)(N+1)$的激光脉冲来产生分别在$x$和$y$方向上具有较高声子数$M$和$N$的纯态。
2002-04-13 quant-ph
Motional-Mode Analysis of Trapped Ions
我们提出了两种方法来表征运动模式的配置，一般适用于弱和强约束限制的单个或多个被困原子离子。我们的方法是必不可少的，以实现控制的个人以及共同的运动自由度。特别地，当实现具有减小的离子-电极距离的可缩放射频阱架构时，需要精确地测量和调节电势的局部曲率，例如，以调节声子隧穿并控制有效的自旋-自旋相互作用。我们证明了这两种方法，使用单个$^{25}$镁$^+$离子，分别限制$40\,μ$米以上的表面电极陷阱阵列和准备接近基态的运动在三维空间。
2016-05-04 quant-ph
Generation of Kerr non-Gaussian motional states of trapped ions
非高斯态是连续变量体系中量子信息协议的一个重要资源。猫状态，特别是，已被困离子的运动自由度的离子内部状态依赖于控制位移。另一种方法利用了这种系统中自然存在的克尔非线性。我们提出了详细的计算确认其可行性的典型实验条件。此外，该方法允许产生具有负维格纳函数的复杂非高斯态。特别是，许多相干态的叠加是在一小部分的时间内产生猫态。
2011-05-24 quant-ph
Efficient motional-mode characterization for high-fidelity trapped-ion quantum computing
为了在大规模量子计算机上实现高保真运算，必须以高精度有效地表征物理系统的参数。对于囚禁离子，量子比特之间的纠缠是由离子链的运动模式介导的，因此表征运动模式参数变得至关重要。在本文中，我们开发和探索的物理模型，准确地预测的幅度和符号的Lamb-Dicke参数时，模式探测{ \it并行}。我们进一步设计了一个先进的表征协议，缩短了表征时间超过一个数量级，相比，传统的方法，只使用模式光谱。我们讨论了我们的研究结果的发展的可扩展的捕获离子量子计算机的潜在后果，通过系统级的资源权衡的镜头。
2023-01-23 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
Certifying Multilevel Coherence in the Motional State of a Trapped Ion
量子相干性是与经典物理学最明显的背离之一，当一个系统处于不同基态的叠加态时，就会表现出来。在这里，一个单一的捕获离子的三个运动的Fock态的相干叠加的实验证明，与一个程序证明对不完美的操作是强大的。由于运动态不能被直接询问，我们的方案使用的耦合量子比特态的投影测量产生的干涉图案。相干叠加状态的最小数目是基于干涉图案的分析从一系列阈值推断的。这表明，高层次的相干性可以用简单的、非理想的控制方法来验证和研究，这些方法非常适合于有噪声的中等规模的量子器件。
2021-11-10 quant-ph
Motional state analysis of a trapped ion by ultra-narrowband composite pulses
本文提出利用超窄带复合脉冲扫描蓝边带跃迁，实现对囚禁离子运动态的无先验测量，适用于Lamb-Dicke区内外，并演示了单离子实验验证。
2024-02-15 quant-ph
Spin-dependent forces on trapped ions for phase-stable quantum gates and motional Schrodinger-cat states
用于捕获离子量子逻辑门的FIGH方案使用双色激光场通过“自旋相关力”将内部量子比特态与外部运动耦合。“我们在这种耦合中引入了一个新的自由度，降低了它对相位退相干的敏感性。我们证明了一个单一的捕获$^{111}$镉$^+$离子的双色自旋相关的力量，并显示所产生的“薛定谔猫”运动状态的相位相干性取决于光谱的光场的安排。这直接适用于多个离子上的纠缠门的操作。
2004-11-09 quant-ph
Entangling-gate error from coherently displaced motional modes of trapped ions
捕获离子量子计算中的纠缠门主要针对具有初始运动分布的静止离子，所述初始运动分布是热的并且接近于基态。然而，未来的系统将可能由于例如以下原因而引起显著的非热激励，离子传输、更长的操作时间和阱阵列的增加的空间范围。在本文中，我们分析了这种相干运动激发对纠缠门误差的影响，通过对一对被困离子量子比特进行Molmer-Sorenson（MS）门的模拟，其中热激发和相干激发都存在于门开始时的共享运动模式中。我们发现，少量的相干位移显着侵蚀门的性能在实验噪声的存在下，我们证明，只施加有限的控制相位的位移可以抑制这种错误。然后，我们使用的实验数据，从传输离子的MS门误差在现实条件下的相干位移的影响进行分析。
2021-09-10 quant-ph
Coherent coupling and non-destructive measurement of trapped-ion mechanical oscillators
本研究通过振荡电势实现了囚禁离子晶体中不同运动模式间单量子的相干交换，演示了高保真度量子态转移、分束器操作、模式纠缠及非破坏性投影测量，提升了其在连续变量量子计算与纠错中的适用性。
2024-07-30 quant-ph
Directional Motional Control via Engineered Conical Intersections in Trapped Rydberg Ions
本文利用量子最优控制技术，通过在囚禁里德堡离子中设计锥形交叉来打破动力学对称性，实现了高保真度的方向性运动波包控制，为量子信息处理中的门操作提供了新资源。
2025-09-14 quant-ph
Deterministic Bell states and measurement of the motional state of two trapped ions
本文提出了一种确定性地产生两个囚禁离子的全部电子贝尔态的方法。它涉及的离子的振动跃迁的纯色散与共振激光激发的组合。与目前提出的其他方法相比，我们的建议不需要对单个离子进行差分激光寻址，并且可以很容易地用现有技术实现。它进一步表明，这种激发方案是非常足够的离子的运动状态的完整的测定。
1999-03-08 quant-ph
Motional effects of single trapped atomic/ionic qubit
我们研究了单个囚禁原子/离子电子编码量子比特运动自由度的理论退相干效应。对于从共振行波激光场激发的单个比特旋转，我们发现可实现的保真度由运动状态表征的单个参数确定。我们的定量结果为当前量子信息和计算的实验工作提供了一个有用的现实观点。
2000-01-31 cond-mat quant-ph
Measure of phonon-number moments and motional quadratures through infinitesimal-time probing of trapped ions
提出了一种获得声子数矩和广义非线性和线性求积在囚禁离子的运动（特别是位置和动量）的信息的方法，有效的内部和外部的Lamb-Dicke制度。它是基于测量的第一时间衍生物的电子种群，在运动探针相互作用时间t=0评估。与其他状态重建建议相比，基于测量拉比振荡或色散相互作用，本方案可以在无限小的短运动探测相互作用时间内共振地进行，从而对退相干过程不敏感。
2006-01-10 quant-ph
Modeling the atomtronic analog of an optical polarizing beam splitter, a half-wave plate, and a quarter-wave plate for phonons of the motional state of two trapped atom
在本文中，我们提出了一个方案来模拟光学元件的声子模拟，包括偏振分束器，一个半波片，和一个四分之一波片，以及CNOT和泡利门的实现，通过使用两个原子限制在一个二维平面。原子的内部态被认为是里德伯圆态。利用这个模型，我们可以操纵原子的运动状态，在光机械集成电路的量子信息处理和量子模拟的可能应用。为此，我们研究了两个囚禁原子与两束圆偏振拉盖尔-高斯光束的相互作用，使得光束选择性地只照射其中一个原子。
2017-08-26 quant-ph
Nonlinear Coupling between Motional Modes in Trapped Ion Quantum Processors
University of Colorado, Boulder（科罗拉多大学博尔德分校）；Sandia National Laboratories（桑迪亚国家实验室）
本文针对离子阱量子处理器中运动模式间的非线性耦合问题，建立了包含三阶库仑项的通用模型，分析了其对Molmer-Sorensen门保真度的影响，并提出了通过失谐、调节阱各向异性和优化门波形来抑制误差的设计规则。
2026-06-02 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
Improved high-fidelity transport of trapped-ion qubits through a multi-dimensional array
我们已经证明了通过一个二维保罗陷阱阵列，采用X-结的Be+离子的运输，同时保持离子附近的运动基态的限制势阱。我们扩展了实验的第一份报告[1]，包括如何计算输运势的详细讨论。两个主要的机制，造成运动的兴奋在运输过程中的解释，以及用于减轻这种兴奋的方法。我们将运动激励比参考文献[1]的结果低约50倍。还报道了高导磁合金屏蔽对量子位相干性的影响。最后，我们研究了一种在少量子水平上在多个运动模式之间交换能量的方法，该方法可以用于冷却运动模式，而无需直接使用激光访问模式。这些结果建立了如何捕获离子可以在大规模量子处理器中以高保真度传输。
2011-06-24 quant-ph
Motional frequency shifts of trapped ions in the Lamb-Dicke regime
在激光驱动的囚禁离子中，当反冲频率远小于囚禁频率时（Lamb-Dicke区），一阶多普勒效应通常被忽略。这意味着中心的载流子激发带应该不受振动数变化的电子振动跃迁的影响。虽然这在Lamb-Dicke极限（无限紧约束）中是严格正确的，但振动跃迁在Lamb-Dicke区域中确实起作用。在本文中，我们量化的渐近行为，他们的效果相对于Lamb-Dicke参数。特别是，我们给出了解析表达式的频移，“拉”或“推”，产生的载流子吸收带的振动跃迁拉比和拉姆齐计划。这种转变被证明是独立的初始振动状态。
2007-07-09 quant-ph
Remote Gottesman-Kitaev-Preskill Entanglement Generation between Trapped Ions
School of Mathematical and Physical Sciences, Keio University（庆应义塾大学数理科学学院）；Department of Electronics and Electrical Engineering, Keio University（庆应义塾大学电子电气工程系）；Advanced ICT Research Institute, National Institute of Information and Communications Technology (NICT)（信息通信研究机构高级ICT研究所）
该研究提出一种预示式协议，利用囚禁离子的运动模式与光子接口，实现远程GKP量子比特间的纠缠生成，在实际场景中可实现超95%的逻辑贝尔对保真度，结合了已验证的实验操作。
2026-10-16 quant-ph
Robust Nonperturbative Trapped-Ion Quantum Logic
Imperial College London（帝国理工学院）
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。
2026-07-16 quant-ph
Characterization and cancellation of power-line-induced motional-mode frequency noise in a trapped-ion system
Seoul National University（首尔大学）；Department of Computer Science and Engineering, Seoul National University（首尔大学计算机科学与工程系）；Automation and Systems Research Institute, Seoul National University（首尔大学自动化与系统研究所）；NextQuantum, Seoul National University（首尔大学NextQuantum）
研究60 Hz电源线噪声对离子阱量子计算中运动模式频率的影响，通过自旋回波拉姆齐光谱表征并利用补偿信号实现近完全抑制，将相干时间从10 ms延长至35 ms。
2026-06-23 quant-ph
High-fidelity two-qubit quantum logic gates in a trapped-ion chain using axial motional modes
University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；Hefei National Laboratory, University of Science and Technology of China（合肥国家实验室，中国科学技术大学）
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。
2025-07-01 quant-ph
Detection of motional ground state population of a trapped ion using delayed pulses
有效地制备和检测被囚禁离子的运动状态在从量子计算到精密光谱学的许多实验中是重要的。本文研究了利用受激拉曼绝热通过（STIRAP）技术对囚禁离子运动态的操纵。所提出的技术使用两个超精细基态之间的拉曼耦合在$^{25}$镁$^+$，实现延迟脉冲，它删除了一个独立的初始运动状态的单个声子。我们表明，对于热态的STIRAP人口转移是更有效的比受激拉曼拉比脉冲上的运动边带。与以前的实现方式相比，使用了超过200倍的过渡的自然线宽的大失谐。这种方法使得STIRAP适用于共振激光场将填充荧光激发态并因此阻碍STIRAP过程的原子。我们用这种方法测量了激发态与运动基态的波函数重叠。这对于光子反冲光谱学和利用被捕获离子的运动状态对外部场的高灵敏度的其他力感测应用是重要的应用。此外，基态粒子数的确定使得能够简单地测量离子的温度。
2015-09-30 physics.atom-ph 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
Determination of Multi-mode Motional Quantum States in a Trapped Ion System
被囚禁的原子离子是研究自旋和玻色子之间相互作用的通用平台，通过耦合离子的内部状态到它们的运动。具有多个模式的复杂运动状态的测量是具有挑战性的，因为所有运动状态布居只能通过离子的自旋状态间接测量。本文提出了一种确定任意多模运动态的Fock态分布和重构其密度矩阵的一般方法。我们利用5离子链中多个径向模的不同纠缠态对该方法进行了实验验证。该方法可以推广到任何具有Jaynes-Cummings型相互作用的系统。
2022-05-23 physics.atom-ph quant-ph
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。
2019-05-06 physics.atom-ph quant-ph
Motional squeezing for trapped ion transport and separation
捕获离子晶体的传输、分离和合并是大多数大规模量子计算架构的基本操作。在这项工作中，我们开发了一个理论框架，它描述了动态的离子随时间变化的潜力与运动挤压运营商，其次是运动位移运营商。使用这个框架，我们开发了一个新的，一般的协议被困离子的运输，分离和合并。我们表明，运动压缩可以准备一个离子波包，使转移从基态的一个陷阱势到另一个。如果电势在所有时间在离子波包的范围上是谐波，则框架和协议是适用的。作为例证，我们讨论了两个具体的操作：改变单个离子的限制势的强度，和分离同种离子的相互库仑力。理想情况下，这两种操作都没有残余运动激励。
2021-05-03 physics.atom-ph quant-ph
Governing dynamics by squeezing in a system of cold trapped ions
本文研究了激光冷却离子在线性谐振子阱中的压缩交换现象。当内部子系统和运动子系统处于适当的压缩（智能）态时，发现了量子噪声减少（压缩）和动力学演化之间的一个有趣的关系。具体地说，系统的演化完全取决于光谱压缩和运动压缩的相对强度，包括当初始压缩参数相等时相互作用完全取消的现象。
1998-09-17 quant-ph
Coherence properties of highly-excited motional states of a trapped ion
本文研究了潘宁离子阱中单个离子各种运动态的相干性质。我们证明了离子的运动具有一秒的顺序的相干时间，使用拉姆齐干涉。我们介绍了一种技术，用于制备离子的高度激发的运动态的非相干叠加使用一个简单的修改的光学边带冷却。这些状态的相干操纵允许进行光学和运动相干性的测量。我们发现，这些高度激发的运动态叠加有很长的相干时间，尽管不相干的准备状态。这样的状态对于灵敏的运动失相测量可以是有用的。
2020-09-21 physics.atom-ph quant-ph
Many-body gap protection of motional dephasing of an optical clock transition
针对光场动量引发的多普勒退相限制相干时间的问题，在锶光钟跃迁中利用高精细度光环腔的原子相互作用产生多体能隙，成功抑制了运动退相，为光量子传感器与模拟提供了新方法。
2024-09-24 physics.atom-ph quant-ph
Motional rotating wave approximation for harmonically trapped particles
本文提出了一族广义么正变换，简化了简谐囚禁二能级原子（或离子）与平面波激光场相互作用系统的哈密顿量。发现了新的近共振单、双振动声子动力学区，并对常用的运动旋波近似（MRWA）的有效性条件进行了数值和解析检验。大的错误被发现在典型的制度MRWA相对于运动的自由度。在囚禁离子系统中，MRWA的作用与通常Jaynes-Cummings模型中的旋转波近似（RWA）的作用相反。我们的研究指出了一个更严格的条件粒子局域化（兰姆-迪克）参数的有效性MRWA在单声子动力学制度。它也为囚禁原子的量子信息存储和处理提供了新的思路。
2001-12-14 cond-mat.stat-mech quant-ph
The Character of Motional Modes for Entanglement and Sympathetic Cooling of Mixed-Species Trapped Ion Chains
模块化混合粒子离子阱网络是一种很有前途的可扩展量子信息处理框架，其中一个粒子作为存储量子比特，另一个粒子作为通信量子比特。这种架构需要高保真的混合物种纠缠门，通过它们的集体运动将信息从通信量子比特传输到存储量子比特。本文研究了混合离子链在纠缠和共振冷却中的运动模式。我们发现，对于两种物质的质量差异很大的情况，基于横向模式的高保真纠缠门所需的激光功率至少比基于轴向模式的高一个数量级。我们还发现，即使是中等的质量差，横向模式是更难冷却比轴向模式，无论离子链配置。因此，通常用于单物种离子链中操作的横模可能不太适合于具有广泛不同质量的混合物种链。
2020-04-17 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
Engineering arbitrary motional ionic state through realistic intensity-fluctuating laser pulses
我们提出了一个可靠的计划，工程任意运动的离子状态，通过适应的投影合成技术的捕获离子现象。从一个准备好的相干运动态开始，所需状态的维格纳函数因此从高斯分布雕刻。工程过程也已开发，以考虑到所需的操纵被困离子的电子和振动状态的激发激光脉冲的强度波动所产生的误差。为此，最近开发的现象算子的方法，允许噪声的影响将被应用。这种方法提供了一种简单的技术来估计存在误差的准备状态的保真度，排除了通常广泛的从头计算。在这里获得的结果的现象学的方法，占噪声在我们的工程计划的影响，可以直接应用到任何其他过程中，涉及捕获离子现象。
2001-04-19 quant-ph
One- and two-qubit gate infidelities due to motional errors in trapped ions and electrons
在这项工作中，我们推导出的解析公式，确定错误机制的影响，一个和两个量子比特门被困离子和电子。首先，我们分析，并推导出表达式，驱动场的不均匀性对单量子位门的量子数的影响。其次，我们推导出两个量子比特门误差的表达式，包括静态运动频率偏移，陷阱非谐性，场不均匀性，加热和运动失相。我们表明，对于小的误差，我们的每个表达式不忠收敛到各自的数值模拟，这表明我们的公式足以确定误差预算高保真门，避免在未来的项目中的数值模拟。所有的推导都适用于任何内部量子比特态，以及离子晶体运动在Fock态基中为对角的任何混合态。我们的静态动态频移，陷阱非谐性，加热，和动态退相的治疗适用于激光为基础的和无激光的门，而我们的治疗领域的不均匀性适用于无激光系统。
2022-02-10 physics.atom-ph quant-ph
Pulse optimization for high-precision motional-mode characterization in trapped-ion quantum computers
针对离子阱量子计算机中运动模式表征受交叉模式耦合限制的问题，提出利用脉冲设计自由度主动抑制该效应，并设计稳定化方法准确表征Lamb-Dicke参数，在三离子链模拟中验证了塑形脉冲的优越性。
2024-04-04 quant-ph
Fast phase gates with trapped ions
我们利用光滑态依赖力实现了快于绝热的双量子比特相位门。力被设计为不留下最终的运动激励，独立于谐波、小振荡极限中的初始运动状态。它们是简单的，明确的时间函数和所需的逻辑相位的门，是基于二次不变量的运动和刘易斯-Riesenfeld阶段的正常模式。
2016-12-02 quant-ph
Laser-free trapped-ion entangling gates with simultaneous insensitivity to qubit and motional decoherence
现有的无激光捕获离子纠缠门的主要误差来源是量子比特态的退相干和离子运动。这些退相干机制的影响可以用附加的控制场或具有降低门速度的缺点的技术来抑制。在这里，我们建议使用近动频磁场梯度来实现无激光门，该无激光门同时对两种类型的退相干具有弹性，不需要额外的控制场，并且在门速度方面具有相对较小的成本。
2020-03-30 physics.atom-ph quant-ph
Entanglement between motional states of a single trapped ion and light
我们提出了一种利用光和单个囚禁离子的振动产生Bell态的方法。陷阱本身应该被放置在一个高$Q$腔维持一个单一的模式，量化的电磁场。如果在适当的相互作用时间和适当的初始状态准备之后对离子的内部电子状态进行有条件的测量，则可以容易地产生纠缠的光运动状态。我们表明，所有四个贝尔状态可能会产生使用不同的运动边带（蓝色或红色），以及足够的离子相对相位。
2002-08-31 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph quant-ph
Implications of surface noise for the motional coherence of trapped ions
由于离子的运动加热，来自金属表面的电噪声是捕获离子的量子应用的主要障碍。在这里，我们讨论如何相同的噪声源也可以导致纯粹的运动量子态的退相。该机制是特别相关的小离子表面的距离，从而施加了一个新的约束陷阱小型化。用自由感应衰减实验测量了Cu-Al表面上方50~ $μ$ m处单离子运动的退相时间。从失相时间，我们提取的离子的长期频率以下的集成噪声。我们发现，没有一个最常见的讨论离子阱的表面噪声模型描述了这两个，所观察到的加热以及测得的失相，令人满意。因此，我们的测量提供了一个基准，为未来的模型，由金属表面发出的电噪声。
2016-02-23 physics.atom-ph quant-ph
Microchip-Based Trapped-Atom Clocks
这是最近出版的一本名为《原子芯片》的书中的一章，由Jakob Reichel和Vladan Vuletic编辑。本章的内容包括：基本原理;原子喷泉钟与囚禁原子钟;光跃迁钟与微波钟;磁囚禁原子钟--基本极限和实验证明;囚禁原子钟的读出;自旋压缩。
2011-04-20 quant-ph
Reconstruction of motional states of neutral atoms via MaxEnt principle
我们提出了一个方案，从不完整的类断层扫描数据的量子系统的状态重建。该方案是基于最大熵的Jaynes原则。我们应用我们的算法重建中性原子的运动量子态。作为一个例子，我们分析了C. Salomon在巴黎的ENS上，我们重建了囚禁在光晶格中的Cs原子运动量子态的Wigner函数。
2002-02-14 quant-ph
Sympathetic Wigner function tomography of a dark trapped ion
提供了一种通过对同一阱中另一离子的荧光检测来重建被捕获离子运动状态的维格纳函数的协议。这种“交感神经断层扫描”的暗离子没有适合于状态测量的光学转换是基于其运动状态到离子对的集体模式之一的映射。该振动本征模的量子态随后通过亮离子的边带激发来测量。导出了实现所需状态转移和读出的物理过程，并对不同质量比的方案的实现进行了评估。
2011-10-21 quant-ph
Simplified motional heating rate measurements of trapped ions
我们测量了囚禁原子离子的运动加热率，这是一个影响多离子量子逻辑门性能的因素。为此开发了两种简化的技术：一种依赖于用单个激光源实现的拉曼边带检测，而第二种更简单，并且基于多普勒再冷却期间的时间分辨荧光检测。我们应用这些方法来确定加热速率在一个microfrabricated表面电极陷阱由金在熔融石英，它的陷阱离子40微米以上的表面。从这两种技术获得的加热速率被认为是在合理的协议。此外，该阱在5.25 MHz的运动频率下产生每秒300 ± 30的加热速率，大大低于在其他阱中观察到的趋势。
2007-07-10 physics.atom-ph quant-ph
State dependent motional squeezing of a trapped ion: new method and applications
我们发现，一个冷的囚禁离子的运动可以压缩通过调制的强度的相位稳定的光晶格内放置的陷阱。由于这种方法是可逆的和状态选择的，它有效地实现了受控挤压门。我们展示了如何使用这个资源，可以是有用的量子信息处理连续变量，为了准备沿互补正交压缩的状态的相干叠加。我们表明，这些状态，我们表示为“${\mathcal X}$ -状态”，表现出高灵敏度沿两个互补的正交小位移，使它们有用的量子精密测量。
2019-11-13 physics.atom-ph quant-ph
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。
2003-10-01 quant-ph
Quantum control of the motional states of trapped ions through fast switching of trapping potentials
我们提出了一种新的方案，用于提供电压的电极的微离子阱，使访问的制度，其中的捕获电位的变化的时间尺度上比被困离子的长期振荡频率的周期短得多。这为加速分段离子阱中的离子传输开辟了可能性，并且还提供了比它们之间的库仑相互作用更快地控制串中的多个离子的途径。我们使用这些方法在表面电极阱中进行离子输运的理论研究，表征了一些重要控制参数所需的精度。我们还讨论了利用这些技术产生运动态压缩的可能性和局限性，这可以作为研究高斯态纠缠的基础。
2012-12-21 physics.atom-ph quant-ph
Individual addressing of trapped ion qubits with geometric phase gates
提出一种基于运动频率选择囚禁离子量子比特的单独寻址新方案，利用几何相位门结合自旋无关力与自旋相关力执行单量子比特旋转，提高门速度并降低退相干敏感性，在无激光实现中串扰误差低于$10^{-6}$。
2022-06-14 quant-ph
Effects of electrode surface roughness on motional heating of trapped ions
电场噪声是囚禁离子量子计算中运动加热的主要来源。虽然已经在贴片电势和表面吸附物模型中研究了阱电极几何形状对电场噪声的影响，但是电流理论仅考虑光滑表面。粗糙度的影响，表面电极的一个普遍存在的功能，知之甚少。我们研究它的影响电场噪声推导出一个粗糙的表面格林函数和评估其对吸附物表面结合能的影响。在低温下，加热速率的贡献，从吸附物预测表现出指数的敏感性，局部表面曲率，导致一个大的净增强或抑制光滑表面。对于典型的实验参数，总加热速率的数量级变化可以发生依赖于吸收的空间分布。通过仔细设计电极表面轮廓，我们的研究结果表明，加热速率可以调整的数量级。
2016-05-09 physics.atom-ph quant-ph
Motional Entanglement with Trapped Ions and a Nanomechanical Resonator
我们研究了纳机电系统（NEMS）同时与两个单独囚禁的离子相互作用的纠缠功率。为了突出这种纠缠能力，我们考虑了一个特殊的制度，其中离子-离子耦合不会在系统中产生纠缠，并且任何由此产生的纠缠都将是NEMS作为纠缠设备的结果。我们研究了NEMS诱导的离子-离子二体纠缠以及离子+NEMS三体纠缠的动力学行为。我们在这个混合系统中发现了一些非常显著的现象。例如，一旦离子-NEMS耦合达到某个值，最初不相关并以相干态制备的两个捕获离子就可以通过与纳米机电谐振器（也以相干态制备）相互作用而变得纠缠，并且这可以通过NEMS设备上的外部电压门来控制。
2013-08-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
Generation of two-mode nonclassical motional states and a Fredkin gate operation in a two-dimensional ion trap
我们提出了一个有效的方案，利用二维简谐势阱中离子的振动运动产生双模SU（2）宏观量子叠加态、纠缠数态和纠缠相干态.我们还表明，同样的计划可以用来实现Fredkin门操作。
2001-04-19 quant-ph
Parallel-Electromagnetically-Induced-Transparency Near Ground-State Cooling of a Trapped-ion Crystal
我们从理论上提出并实验证明了保罗阱中离子晶体的平行电磁感应透明（平行EIT）冷却技术。与标准的电磁感应透明（EIT）冷却相比，它对冷却共振条件的要求不那么严格，因此原则上允许同时冷却具有任意范围的动模谱。实验证明了这种冷却方案的原理验证，最多可捕获4个40 Ca+离子。我们观察到的最佳平均声子数约为0.2的所有运动模式的同时近基态冷却。通过在大范围内调谐陷阱频率以模拟宽带运动模式谱，我们仍然可以达到几乎相同的冷却极限，而标准EIT冷却显示有限的冷却范围。我们的方法具有简单的实验配置，仅需要标准EIT冷却的探测束的适当调制，并且可以应用于各种类型的离子（例如，~（171）Yb ~+，~（40）Ca ~+）。这种冷却方案为囚禁离子量子计算机和模拟器的初始化提供了强有力的工具。
2021-12-02 quant-ph
Raman cooling and heating of two trapped Ba+ ions
本文研究了在S_1/2-P_1/2（493 nm）和P_1/2-D_3/2（650 nm）共振附近激光照射下，两个138 Ba ~+离子在电动势阱中集体振动的冷却。离子的运动状态由空间分辨光电倍增管监测。根据失谐量和强度的冷却激光，宏观上不同的运动状态对应于不同的离子温度观察。我们还推导出离子的温度从详细的分析计算的激光冷却考虑到塞曼结构的能级参与。观察到的运动状态与计算的温度完全匹配。在塞曼分裂S_1/2-D_3/2拉曼跃迁的暗共振附近观察到明显的加热。在这里，双光子过程主导激光和离子之间的相互作用。识别出暗示最有效的激光冷却的激光参数状态。
2002-04-23 quant-ph
