Testing Wavefunction Collapse Models using Parametric Heating of a Trapped Nanosphere
我们提出了一种机制，用于测试理论的崩溃模型，如连续自发本地化（CSL）通过检查参数加热率的被困纳米球。由CSL模型预测的给定粒子的质心的随机定位可以被理解为体现纳米球的热源的随机力。我们表明，通过利用保罗陷阱悬浮粒子和光学冷却，它是可能的，以减少环境退相干到这样一个水平，CSL占主导地位的动态和贡献的主要热源。我们表明，这种方法允许测量秒的时间尺度上，和自由参数$λ_{\rm CSL}$的特点模型应该是可测试的值低至$10^{-12}$赫兹。
2016-05-13 quant-ph
Evaluation of heating effects on atoms trapped in an optical trap
本文基于Savard等人[T.A. Savard，K.M. O'Hara和J.E. Thomas，Phys.Rev.A56，R1095（1997）]，用于捕获激光强度波动引起的加热。我们比较最近的实验叶等。等[J. Ye，D.W.陈晓，单原子在腔量子电动力学中的捕获，量子物理学报，2001，第10卷。(1999在出版）]，并找到良好的协议与实验测量的陷阱占用时间的分布。陷阱损失的主要原因是被囚禁原子的能量分布变宽，而不是平均加热速率，这是一个非常小的影响。
1999-10-14 quant-ph
Heating of trapped ions from the quantum ground state
本文研究了射频（Paul）阱中激光冷却~（9 Be+）离子的运动加热。我们已经测量了加热率在各种陷阱与不同的几何形状，电极材料，和特征尺寸。结果表明，加热是由于电场噪声的陷阱电极施加在离子上的随机波动力。加热速率与陷阱大小的缩放比电极上的空间均匀噪声源（例如来自外部电路的约翰逊噪声）预期的要强得多，这表明电极上的微观不相关噪声源（例如波动的贴片电位场）更可能是加热源的候选者。
2000-02-22 quant-ph
RF-induced heating dynamics of non-crystallized trapped ions
我们调查的非结晶（熔化）离子的能量动力学，限制在一个保罗陷阱。熔化离子所经历的非周期性库仑相互作用形成用于从射频（rf）场到离子的非保守能量转移的介质，该过程被称为rf加热。我们研究射频加热通过分析数值模拟的非结晶离子运动中的保罗陷阱电位，其中的离子的长期运动的能量在离散的间隔变化，对应于离子-离子碰撞。这些碰撞的分析是用来作为一个基础，以获得一个简化的模型，射频加热能量动力学，从中我们得出结论，射频加热速率主要取决于射频场强度。我们证实了该模型的可预测性实验：两个捕获的$^{40}$钙$^{+}$离子被确定性地驱动熔化，和他们的荧光速率被用来推断离子的能量。从模拟和实验结果中，我们概括了有效的熔融囚禁离子的再结晶所需的实验参数。
2021-04-21 physics.atom-ph quant-ph
Heating of trapped particles close to surfaces - Blackbody and beyond
我们讨论了离子和中性粒子在靠近金属表面的陷阱中的加热和退相干。我们专注于简单的陷阱的几何形状和计算热激发电磁场的噪声谱。如果陷阱位于衬底的近场中，则与黑体场的水平相比，场波动大大增加，导致被捕获原子的相干性和寿命短得多。计算了离子阱和磁阱的时间常数。给出了噪声谱的大小依赖性的分析估计。最后讨论了集成表面波导中物质波相干输运的前景。
2000-05-16 quant-ph
Measurement-Induced Heating of Trapped Ions
本研究实验发现囚禁离子在量子比特状态测量期间因荧光态光子散射导致极快加热，并提出基于量子轨迹的框架准确重现实验结果，统一描述了连续与离散源的离子加热现象。
2024-10-15 physics.atom-ph 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
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
Heating of trapped ultracold atoms by collapse dynamics
{The连续自发局域化（CSL）理论改变了薛定谔方程。它将波函数坍缩描述为一个动力学过程，而不是一个定义不清的公设，从而提供了宏观唯一性，解决了标准量子理论的所谓测量问题。CSL包含一个参数$λ$，它给出了两个空间分离态叠加时孤立核子的坍缩速率，更一般地说，它表征了任何物理情况下的坍缩时间。CSL是实验上可检验的，因为它预测了一些不同于标准量子理论预测的行为。一个例子是波函数的变窄，这导致能量被赋予粒子。在这里，我们考虑被囚禁的超冷原子的能量。由于这些是实验研究中最冷的样品，因此值得研究CSL加热机制对它们的影响。我们研究CSL加热的BEC接触其热云。当然，其他机制也提供热量和颗粒损失。从不同的数据光学捕获铯BEC的，我们提出了一个能源审计已知的加热和损失机制。该结果提供了CSL加热的上限，从而提供了参数$λ$的上限。我们得到$λ\lesssim 1(\pm1)\times 10^{-7}$ sec $^{-1}$。}
2014-11-12 cond-mat.quant-gas quant-ph
Heating of trapped atoms near thermal surfaces
我们研究了靠近固体表面的小型阱中粒子的电磁耦合和伴随加热。确定了两个主要的加热机制：在吸收固体和时间依赖性的图像电位由于弹性表面畸变（瑞利声子）的热激发电流产生的邻近场。估计的陷阱基态的寿命。离子对邻近电场特别敏感：对于银衬底，我们发现在距离表面小于10微米的地方，寿命低于1秒。中性原子可能更接近表面：如果它们有磁矩，在紧密阱中估计最小距离为1微米，热量通过磁邻近场传递。对于无自旋原子，热是通过虚光子与表面声子的非弹性散射来传递的。然而，与典型实验的时间尺度相比，相应的寿命估计非常长。
1999-07-28 quant-ph
Optomechanics of Levitated Dielectric Particles
本文综述了近年来真空中光阱微球和纳米粒子的光力学研究工作，这些研究为宏观量子力学和超灵敏力检测提供了理想的系统。真空中的光学捕获粒子具有机械质量品质因数，因为它与热环境良好隔离。它的振荡频率可以通过改变捕获激光器的功率来实时调谐。此外，真空中的光学捕获粒子可以自由旋转，这是一种在箝位机械振荡器中不存在的独特性质。本文主要介绍了空气和真空中介质粒子的光阱研究现状，室温下介质粒子的布朗运动，布朗运动的反馈冷却和腔冷却。我们也将讨论利用光阱介电粒子来研究宏观量子力学和超灵敏力检测。应用范围从创建宏观薛定谔猫态，测试量子波函数的客观坍缩模型，测量卡西米尔力，搜索短程非牛顿引力，以检测引力波。
2013-08-21 physics.optics quant-ph
Influence of monolayer contamination on electric-field-noise heating in ion traps
电场噪声是基于纠缠态囚禁离子的大规模量子计算机组装的一个障碍。除了无处不在的技术噪声源，捕获离子加热的实验研究已经揭示了额外的限制这种噪声的贡献，源自电极表面上的原子过程。在最近的工作[A。Safavi-Naini等人，Phys. Rev. A 84，023412（2011）]描述了这种过量电场噪声的微观模型，其指出了一种更系统地理解表面吸附物作为电场抖动噪声的祖先的方法。在这里，我们解决了表面单层污染吸附物引起的噪声过程的影响。通过使用精确的数值计算的H和N原子单层的Au（111）表面上的物理吸附和化学吸附的相反的极端，我们表明，一个额外的单层可以显着影响噪声功率谱和增强或抑制所产生的加热速率。
2012-09-28 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Scalable suppression of heating errors in large trapped-ion quantum processors
Center on Frontiers of Computing Studies, School of Computer Science, Peking University（北京大学计算机学院前沿计算研究中心）；Key Laboratory of Atomic and Subatomic Structure and Quantum Control (Ministry of Education), Guangdong Basic Research Center of Excellence for Structure and Fundamental Interactions of Matter, School of Physics, South China Normal University（华南师范大学物理学院原子与亚原子结构及量子控制教育部重点实验室、广东省物质结构与基本相互作用卓越基础研究基地）；Guangdong Provincial Key Laboratory of Quantum Engineering and Quantum Materials, Guangdong-Hong Kong Joint Laboratory of Quantum Matter, Frontier Research Institute for Physics, South China Normal University（华南师范大学前沿物理研究院广东量子工程与量子材料重点实验室、粤港澳量子物质联合实验室）
本研究提出一种可适配多参数的框架，通过高效代价函数抑制大型囚禁离子量子处理器的加热误差，在55量子比特系统模拟中使保真度损失最多降低五倍，还提升了失谐误差容限。
2026-09-02 quant-ph
Compatibility of trapped ions and dielectrics at cryogenic temperatures
National Institute of Standards and Technology（美国国家标准与技术研究院）；University of Colorado（科罗拉多大学）
研究了在极低温下未屏蔽电介质对离子陷阱的影响，发现电介质可引起离子加热，但可通过电压补偿，证明了集成电介质在离子陷阱中的可行性。
2026-03-09 physics.atom-ph 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
Recoil heating of a dielectric particle illuminated by a linearly polarized plane wave within the Rayleigh regime
本研究推导了瑞利区内线偏振平面波作用下介电球形粒子的涨落力谱密度在不同方向的具体表达式，明确了反冲加热对悬浮光力学相关性能的根本性限制。
2024-05-15 physics.optics quant-ph
Composite quantum systems and environment-induced heating
近年来，将捕获的颗粒转移到非常低的温度的技术的发展受到了很大的关注。在这里，我们把注意力集中在加热机制，有助于有限的温度限制在激光边带冷却实验与囚禁离子。强调类似的加热过程可能存在于各种复合量子系统中，其组件单独耦合到不同的环境。例如，量子光学加热效应可能对声致发光实验中的塌陷阶段期间发生的非常高的温度做出显著贡献。甚至有可能设计复合量子系统，如原子-腔系统，即使在没有外部驱动的情况下，它们也能连续发射光子。
2011-10-07 quant-ph
Surface-induced decoherence and heating of charged particles
在超高真空中悬浮带电粒子为量子信息处理、量子增强力和扭矩传感、探测标准模型之外的物理以及量子叠加原理的大质量测试提供了卓越的平台。现有的设置范围从单个原子离子，到离子链和晶体，再到带电分子和纳米颗粒。这种量子系统的未来技术应用将受到附近电极发出的波动电场的关键影响，这些电场与悬浮粒子的电荷矩和更高的电荷矩相互作用。在这篇文章中，我们提供了一个理论工具箱，用于描述带电纳米到微米尺度物体的旋转和平移量子动力学如何受到近金属和介电表面的影响，其特征在于它们的宏观介电响应。由此产生的量子主方程描述的相干表面粒子相互作用，由于图像电荷和Casimir-Polder电位，以及表面诱导的退相干和加热，与实验观察到的频率和距离缩放。我们明确地评估典型的电荷分布和运动类型的主方程，从而提供所需的工具，用于描述和减轻表面诱导的退相干在各种带电物体的实验。
2022-03-28 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Dissipation-Assisted Quantum Information Processing with Trapped Ions
我们介绍了一个计划，以执行耗散辅助量子信息处理考虑现实的退相干率，例如，由于运动加热的离子阱。通过连续的交感冷却，我们克服了陷阱加热，并表明阻尼振动激发仍然可以用来调解相干相互作用以及集体耗散效应。我们描述了如何控制他们的相对强度实验，允许协议的相干或耗散产生的纠缠。该方案可以扩展到更大的离子寄存器，用于相干或耗散多体量子模拟。
2013-03-19 quant-ph
Design and Finite-Element Analysis of a New Inclined Blade-Electrode Architecture for Trapped-Ion Quantum Information Processing
National Institute of Technology Calicut（印度国立卡尔卡利理工学院）
通过有限元分析新型倾斜刀片电极离子阱，揭示约束强度与加热速率的权衡，确定25-35微米间距为优化设计区间，为量子信息处理提供设计指南。
2026-09-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Measurement of Ion Motional Heating Rates over a Range of Trap Frequencies and Temperatures
本文测量了在$\sim$ 0.6 ~ 1.5 MHz和$\sim$ 4 ~ 295 K范围内不同陷阱频率和温度下被囚禁离子的运动加热率。此外，我们研究了吸附的表面污染物的沸点低于$\sim$ 105 $^{\circ}$ C的可能影响，通过测量离子加热速率之前和之后的局部烘烤我们的离子阱芯片在真空条件下。我们比较加热率在这里提出的那些计算从可用的电场噪声模型。我们可以根据这些模型的预期频率和温度标度的相互依赖性来严格限制它们的子集。测量结果和预测值之间的差异点，需要细化的理论噪声模型，以更充分地了解背后的运动捕获离子加热的机制。
2014-12-16 physics.atom-ph quant-ph
Shot noise dominant regime for ellipsoidal nanoparticles in a linearly polarized beam
在激光散粒噪声占主导地位的制度的加热和参数反馈冷却的光学囚禁的各向异性纳米粒子的结果。相关的动力学参数，如振荡频率和散粒噪声加热速率，取决于被捕获粒子的形状。对于椭球体颗粒，轴长和总尺寸的比率控制相对于频率的散粒噪声加热速率。对于具有较小椭圆度或较大尺寸的颗粒，旋转的相对加热速率倾向于小于平移的相对加热速率，表明更好的旋转冷却。对于一个反馈方案，我们还提出了结果的最低占领数，可以实现作为一个函数的加热速率和经典的不确定性的位置测量。
2017-05-04 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 simple trapped-ion architecture for high-fidelity Toffoli gates
我们讨论了一个简单的架构，量子Toffoli门实现使用三个被困离子。门，这在原则上可以实现一个单一的激光诱导操作，是有效的，而一般的条件下，是惊人的鲁棒性（在任何实验现实的范围内的值）对失相，加热和随机波动的哈密顿参数。我们提供了一个完整的表征酉和噪声影响的门使用三量子比特量子过程层析成像。
2010-12-08 quant-ph
Heating in Nanophotonic Traps for Cold Atoms
在纳米光子波导中被捕获并与光发生光学接口的激光冷却原子是量子光学基础研究以及量子通信和量子信息处理中的应用的强大平台。自从这种混合量子纳米光子的第一次实现以来，在各种实验环境中观察到的原子运动的加热速率通常超过可比的自由空间光学微陷阱中的加热速率约三个数量级。这种过度加热是实现某些协议和设备的障碍。它的起源至今仍然难以捉摸，在纳米光子陷阱中遇到的小于光波长的典型原子-表面分离处，许多效应可能潜在地有助于原子加热。在这里，我们从理论上描述了波导的机械振动对被引导的光场的影响，并提供了纳米光子陷阱中粒子-声子相互作用的一般理论。我们测试我们的理论，将其应用到激光冷却的铯原子的情况下，基于纳米纤维的双色光阱。我们发现预测的加热速率和实验测量值之间的定量协议。我们的理论预测，在这种情况下，占主导地位的加热过程源于光阱原子的光机械耦合的热占据弯曲机械模式的波导结构的连续。除了解开长期存在的基于纳米纤维的原子陷阱过度加热之谜，我们还研究了加热速率对相关系统参数的依赖性。我们的研究结果使我们能够提出几种策略，以尽量减少加热。最后，我们的研究结果也是高度相关的光学力学实验与介电纳米粒子，光学捕获接近纳米光子波导。
2019-11-19 cond-mat.quant-gas physics.optics 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
Laser cooling of trapped Fermi gases
被困的一个和两个组件的费米气体的集体拉曼冷却被认为是。我们得到的量子主方程描述的激光冷却在festinalente制度，由于光子再吸收加热可以忽略。对于两组分的情况下的碰撞过程中描述的量子玻尔兹曼主方程的形式主义。在冷却过程中适当调节自发拉曼速率可以克服对自发发射的抑制。我们的数值结果的Monte Carlo模拟相应的速率方程的基础上，表明三维温度的顺序$0.08 T_F$（单组分）和$0.03 T_F$（双组分）可以实现。我们研究了激光冷却气体的平衡分布的统计特性，结果表明，与费米面附近的热分布相比，数涨落增强。最后，我们分析了与背景损失相关的加热，得出结论，我们的激光冷却方案应该保持气体的温度，而不会产生显著的额外损失。
2003-03-20 quant-ph
Testing quantum physics in space using optically trapped nanospheres
空间技术的最新发展，如用于无阻力控制、热屏蔽、超稳定激光源和稳定光学腔的微推进系统，为利用光阱电介质球进行量子光学机械实验提供了理想的平台。在这里，我们将概述最近的研究结果，旨在实现MAQRO空间任务，以测试量子物理学的基础在一个参数制度的数量级超出现有的实验。特别是，我们将讨论DECIDE，这是一个准备然后研究薛定谔猫型状态的实验，其中半径约为100 nm的介电纳米球是在两个明显不同的位置同时叠加制备的。这种叠加导致了双缝干涉，干涉图样的可见性将与量子理论的预测进行比较。当我们的测试对象接近宏观尺寸时，这种方法允许测试可能与量子理论的偏差。有了DECIDE，就有可能明确地测试几个预测这种偏差的著名理论模型，例如：Diósi-Pensrose模型，Ghirardi，Rimini，Weber和Pearle的连续自发局部化模型，以及Károlyházy模型。
2013-07-26 quant-ph
Chiral-coupling-assisted refrigeration in trapped ions
本文提出利用囚禁离子间光介导的手性耦合实现超越单离子边带冷却极限的制冷方案，并确定了最优操作条件与更快冷却的参数区域，为量子计算与模拟提供了突破冷却瓶颈的新资源。
2023-01-10 quant-ph
Heating and decoherence suppression using decoupling techniques
我们研究了应用去耦技术的情况下的一个阻尼振动模式的一个链的捕获离子，它可以被用作量子总线的线性离子阱量子计算机。我们表明，振动加热可以有效地抑制使用适当的“奇偶踢”。我们还表明，振动退相干可以抑制这种去耦过程，即使这是一般更困难的，因为在该奇偶踢必须施加的速率增加与有效浴温度。
2001-09-25 quant-ph
Cavity sideband cooling of a single trapped ion
我们报告的演示和定量表征的一维腔冷却的一个单一的被困88Sr+离子在解决边带制度。我们测量了腔跃迁的光谱，腔加热和冷却的速率，以及稳态冷却极限。受离子和腔之间的适度耦合限制的22.5（3）运动量子的腔冷却动力学和冷却极限与没有任何自由参数的简单模型[Phys. Rev. A 64，033405]一致，验证了腔冷却的速率方程模型。
2009-05-01 quant-ph
Decoherence Bounds on Quantum Computation with Trapped Ions
使用简单的物理参数，我们调查的能力的量子计算机的基础上冷囚禁离子。从自发衰变，激光相位相干性，离子加热和其他来源的错误施加在这样的设备上的限制，我们得到的激光相互作用的数量和可以使用的离子的数量之间的界限。确定了可以使用各种离子分解的最大数量。
1996-04-23 quant-ph
Cooling by heating in the quantum optics domain
一类哈密顿量，实验上可行的在量子光学的几个方面，并导致所谓的冷却加热费米以及玻色子系统已被数值分析。我们已经发现了一个很大的参数范围内的冷却加热可以观察到单独的费米子系统或组合的费米子和玻色子系统。通过分析实验要求，我们得出结论，通过加热冷却是可以实现的，特别是在囚禁离子和腔QED的背景下，从而有助于理解这种有趣的和违反直觉的效果。
2012-09-30 quant-ph
Enhanced Optomechanical Levitation of Minimally Supported Dielectrics
光悬浮机械传感器承诺隔离热噪声远远超过可能单独使用柔性材料。获得这种潜力的一种方法是将强光阱应用于最小支撑的机械元件，从而增加其品质因数$Q_m$。然而，目前的方案需要过高的激光功率（$\sim10$ W），并且通过支撑结构的捕获模式和耗散模式之间的混合，$Q_m$增强最终限于$\sim$ 50倍。在这里，我们提出了一个悬浮方案，充分利用光学谐振器，以减少循环功率的要求，由许多数量级。将该方案应用于法布里-珀罗腔中介质盘的情况，我们发现了一种基于倾斜的调谐机制，用于优化质心和扭转模陷阱。值得注意的是，这两种模式被捕获的效率相当，我们估计，一个10微米直径，100纳米厚的硅光盘可以被捕获到频率为$\sim$ 10 MHz，只有$30$毫瓦循环在一个腔（适度）精细度1500。最后，我们模拟了这样一个强大的陷阱将在一个现实的双系留光盘的效果。最重要的是，我们发现扭转运动相对不受$Q_m$限制性杂交的影响，允许$Q_m$增强因子为$\sim$ 1500。这开启了实现具有十亿量级的品质因数的激光调谐10 MHz机械系统的可能性。
2015-04-30 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum-noise-limited Angular Momentum Measurement for a Micron-sized Dielectric Object
描述了一种观察微米级自旋物体量子特性的方法。具体地，我们考虑扁圆形状的双折射（单轴正）电介质物体（即，飞盘状）对称的顶部。它可以被困在空气中，它的非常轴可以对齐，它沿着非常轴的角动量可以稳定，所有这些都是光学的。我们表明，角动量量子噪声的对象垂直于巨大的角动量沿非常轴可以测量作为一个线性的双折射相移的探测激光在类似的方式在原子物理学的自旋量子非破坏（QND）测量。
2007-12-28 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
Integrated optical addressing of a trapped ytterbium ion
我们报告的加热速率和光致电荷的表征上的微加工表面离子阱集成波导。微加工表面离子阱作为量子信息平台，由于其可扩展性和可制造性而受到相当大的关注。在这里，我们的特点交付435 nm的光通过波导和衍射耦合器到一个单一的镱离子在一个紧凑的陷阱。我们在室温下测量$0.78\pm0.05$ q/ms的轴向加热速率，并且没有看到由于波导的存在而增加。此外，由于暴露的电介质外耦合器的充电引起的电场在初始移位之后在正常操作下稳定。稳定后的频率不稳定性测量为0.9 kHz。
2021-04-27 physics.app-ph physics.atom-ph physics.ins-det
Reduction of anomalous heating in an in-situ-cleaned ion trap
囚禁原子离子的异常加热是它们在可扩展量子计算机中用作量子比特的主要障碍。这种加热的物理起源尚未完全了解，但实验证据表明，它是由陷阱电极表面发出的电场噪声引起的。在这项研究中，我们已经调查的作用，吸附在电极上发挥识别污染物覆盖层，开发一个原位氩离子束清洗程序，并测量离子加热速率之前和之后清洁的陷阱电极的表面。我们发现清洁后加热速率降低了两个数量级。
2011-12-22 quant-ph
Electric field noise above surfaces: a model for heating rate scaling law in ion traps
我们提出了一个模型的标度律的电场噪声谱密度作为距离的函数，$d$，上面的导电表面。我们的分析方法通过引入表面上的电势的相关长度$ζ$来模拟贴片电势。预测的标度律与两种不同类型的实验（冷捕获离子和离子杠杆），跨越至少四个数量级的$d$非常一致。根据该模型，通过适当的材料工程可以大大降低微型离子阱的加热速率。
2008-12-17 quant-ph
Implementation of qutrit-based quantum information processing via state-dependent forces on trapped ions
我们提出了一个通过囚禁离子的态依赖力实现qutrit系统量子逻辑和纠缠的方案。通过利用存在库仑相互作用的激光-离子耦合，推导出适用于普适量子操纵的一组量子门运算，包括两个量子位组上的条件相移以及单个量子位组上的任意SU（3）旋转。作为例子，我们详细演示了如何利用这些门资源来产生两个量子态的最大纠缠态。除了对捕获离子的振动加热不敏感之外，本方案还通过适当地设计激光-离子相互作用的脉冲配置而显示出可扩展性。
2006-08-12 quant-ph
Reduction of heating rate in a microfabricated ion trap by pulsed-laser cleaning
本文用三倍频Nd：YAG激光器在355 nm波长下产生的ns脉冲对平面微加工离子阱中的电极进行了激光清洗。在几个能量密度水平的激光脉冲的效果已经通过测量作为其长期频率的函数的单个~（40）Ca ~+俘获离子的加热速率进行了测试。已观察到电场噪声谱密度减少约50%，并且还注意到频率依赖性的变化。这是第一个报道的实验，其中的“异常加热”现象已减少通过删除源，而不是减少其热驱动的低温冷却。这种技术可能开辟的方式，以更好地控制离子微阱中的电极表面质量。
2011-10-07 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det quant-ph
Suppression of Heating Rates in Cryogenic Surface-Electrode Ion Traps
捕获离子的密集阵列提供了一种按比例放大离子阱量子信息处理的方法。然而，离子阱的小型化目前受到在亚100 μ m离子电极距离处急剧增加的运动态退相干的限制。我们的特点在低温冷却的表面电极陷阱，在75微米至150微米范围内的特征尺寸的加热速率。在冷却到6 K时，测得的速率被抑制了7个数量级，比先前发表的在室温下操作的类似大小的陷阱的数据低两个数量级。观察到的噪声强烈依赖于制造工艺，这表明进一步的改进是可能的。
2007-11-16 quant-ph
Trapped ion quantum computation with transverse phonon modes
我们提出了一个方案，实现量子门上的任何一对被困离子沉浸在一个大的线性晶体，利用相互作用介导的横声子模式。与传统的方法相比，基于纵向声子模式，该计划是不太敏感的离子加热和Lamb-Dicke限制以外的热运动由于在横向方向上的更强的限制。这种增益的代价只是适度增加激光功率，以达到相同的门速度。我们还展示了如何实现任意速度的量子门与横向声子模式的基础上简单的整形的激光脉冲。
2006-01-23 quant-ph
Fabrication and heating rate study of microscopic surface electrode ion traps
我们报告的加热速率测量在一个微制造的金-蓝宝石表面电极离子阱的捕获高度约为240微米。使用多普勒再冷却方法，我们的特点陷阱加热率在一个扩展区域的陷阱。陷阱的噪声谱密度落在室温下离子阱中报道的噪声谱的范围内。我们发现，在第一个月的操作的加热速率增加约一个数量级。加热速率的增加是最大的离子负载区域的陷阱，提供了一个强烈的暗示，表面污染起着重要作用，过度的加热速率。我们讨论了文献中发现的数据和可能的关系，异常加热的噪声和其他系统中的耗散源，即杂质原子吸附在金属表面和非晶的杂质。
2010-09-15 quant-ph
Loss and heating of particles in small and noisy traps
我们推导出的寿命和损耗率被困粒子耦合到波动场附近的室温金属和/或电介质表面。我们的研究结果表明，近场效应明显优于普通黑体辐射。我们开发了一个理论框架，带电和中性粒子和自旋。损失过程是由于过渡到一个未捕获的内部状态。
1999-10-11 quant-ph
Thermally Induced Losses in Ultra-Cold Atoms Magnetically Trapped Near Room-Temperature Surfaces
我们已经测量了超冷Rb 87原子的磁陷阱寿命在5-1000微米的距离从不同电阻率的导电金属表面。良好的协议被发现与近场磁热噪声所产生的损失的理论模型，确认与持有被困原子靠近导电表面的并发症。相比之下，发现电介质表面（硅）是如此的良性，以至于我们能够通过使用表面选择性地吸附较高能量的原子来蒸发冷却原子到玻色-爱因斯坦凝聚体。
2003-08-26 cond-mat.soft 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
Analysis of ion chain sympathetic cooling and gate dynamics
本文通过解析与计算方法研究长囚禁离子链的协同冷却最佳实践，揭示冷却离子居中放置、冷却频率与冷却离子数量对门性能的影响，并为最大化电路性能提供参数选择路线图。
2024-09-05 quant-ph
High fidelity transport of trapped-ion qubits through an X-junction trap array
我们报告可靠的运输9 Be+离子通过2-D陷阱阵列，包括一个单独的加载/水库区和“X-结”。在输运过程中，离子在其局域阱中的动能仅增加了几个运动量子，并且保持了内态相干性。我们还研究了在运输过程中的能量增益的两个来源：一个特定的射频（RF）噪声加热机制和数字采样噪声。这些研究对于实现囚禁离子量子信息处理器的尺度化具有重要意义。
2009-03-30 quant-ph
Cooling the Collective Motion of Trapped Ions to Initialize a Quantum Register
我们报道了在基态制备两个捕获的9 Be+离子的集体运动模式。这是实现量子逻辑门的关键一步，量子逻辑门可以纠缠离子的内部电子状态。我们发现，加热的相对离子运动的模式基本上被抑制相对的质心模式，这表明这些模式在未来的实验中的重要性。
1998-08-20 quant-ph
Dark state cooling of a trapped ion using microwave coupling
提出了一种新的Lamb-Dicke极限下囚禁离子系统的暗态冷却方法。利用微波对离子进行修整，可以得到两种电磁感应透明结构。由于EIT效应，由载流子和蓝边带跃迁引起的热效应消失，最终的平均声子数可以远小于反冲极限。我们的方案对微波功率和激光强度的波动具有鲁棒性，这提供了宽的冷却带宽来冷却线性离子链的运动模式。而且更适合在大规模的离子芯片上冷却四能级离子。
2015-07-09 quant-ph
Heating and Escape of Confined Atoms Subject to Colored Noise
Duke University（杜克大学）
本文研究软化势中粒子在有色噪声下的逃逸，推导平均逃逸时间，发现准静态势垒倾斜可解释离子阱快速逃逸。
2026-10-08 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
Reconstructing the phonon distribution of trapped ions out of the Lamb-Dicke regime
University of Sydney（悉尼大学）；Sydney Nano Institute（悉尼纳米研究所）
针对囚禁离子声子分布重构在 Lamb-Dicke 区域外病态的问题，提出滤波器函数反演方法，利用复合脉冲设计良态滤波器，实现纯态、混合态表征及高达 n=250 的 Fock 态重构。
2026-10-16 quant-ph
