Real-time capable CCD-based individual trapped-ion qubit measurement

单囚禁离子相空间位移参数的量子传感

Quantum sensing of the phase space displacement parameters using a single trapped ion

介绍了一种利用单个囚禁离子作为量子探针来检测表征相空间位移的参数的量子传感方案。我们表明，由于激光诱导的离子的内部状态和运动模式之间的耦合的两个共轭参数描述的位移的估计，可以有效地执行由一组测量的原子状态的人口。此外，我们介绍了一个三参数协议能够检测的幅度，横向和相位的位移。我们描述的两个和三个参数的问题的不确定性的Fisher信息，并表明，状态投影测量饱和的基本量子克拉美罗界。

量子比特寄存器的近完美同时测量

Near-Perfect Simultaneous Measurement of a Qubit Register

利用增强型电荷耦合器件（CCD）成像仪实现了对111Cd+离子超精细能级中多个量子比特的同时测量。提出了超精细量子比特荧光检测的一般理论，并应用于实验数据。用于光子检测的成像器的使用允许具有大于98%的检测准确度的多量子位状态测量。在可扩展量子计算架构的背景下讨论了读出速度和保真度的改进。

一种有效的囚禁离子量子传感场梯度方法

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。

囚禁离子的自旋压缩

Toward Spin Squeezing with Trapped Ions

在许多计量实验室中，建造能够进行精度超过标准量子极限的干涉测量的坚固仪器仍然是一个重要目标。我们在这里描述的基本概念的自旋压缩实验，允许一个超过这个限制。原则上，可以达到所谓的海森堡极限，其构成精度的因子$\sqrt{N}$的改进，其中$N$是对其进行测量的粒子的数量。特别是，我们重点关注最近在潘宁离子阱中用铍离子云实现自旋压缩方面取得的进展，通过在量子计算实验中更常用于执行两量子位纠缠操作的几何相位门。

微波腔中里德堡离子混合high-N00N态的确定性产生

Deterministic generation of hybrid high-N00N states with Rydberg ions trapped in microwave cavities

囚禁离子是量子技术最有前途的平台之一。它们是迄今为止开发的最精确的时钟和传感器的核心，这些时钟和传感器利用离子的单个电子或运动自由度的量子相干性。然而，未来的高精度量子精密测量将需要使用几个自由度的纠缠态。在这里，我们提出了一个协议，能够产生高N00N态之间的纠缠被困离子的运动和电磁腔模式，一个所谓的混合配置共享。我们证明了该建议的可行性，在一个平台组成的被困离子激发到其圆形里德伯态流形，耦合到一个高Q微波腔的模式。这种紧凑的混合架构的优点是，它可以耦合到非常不同的性质的信号，修改离子运动或腔模式。此外，可以在状态准备阶段之后立即使用完全相同的设置来实现量子精密测量所需的干涉仪。

Scalable quantum computation with fast gates in two-dimensional microtrap arrays of trapped ions

We theoretically investigate the use of fast pulsed two-qubit gates for trapped ion quantum computing in a two-dimensional microtrap architecture. In one dimension, such fast gates are optimal when employed between nearest neighbours, and we examine the generalisation to a two-dimensional geometry. We demonstrate that fast pulsed gates are capable of implementing high-fidelity entangling operations between ions in neighbouring traps faster than the trapping period, with experimentally demonstrated laser repetition rates. Notably, we find that without increasing the gate duration, high-fidelity…

用于微波驱动囚禁离子的超导表面势阱芯片

Superconducting surface trap chips for microwave-driven trapped ions

针对微波囚禁离子电极焦耳热阻碍门速度、保真度及可扩展性的问题，提出集成高Q微波谐振器的超导表面势阱芯片，利用超导Nb谐振器降低损耗，实现节能的双比特门方案。

利用单重态实现远距离高保真隐形传态

Long-Distance High-Fidelity Teleportation Using Singlet States

提出了一种利用偏振纠缠光子和囚禁原子量子存储器的量子通信系统。该系统能够进行长距离、高保真度的隐形传态和长时间的量子存储。

捕获离子量子比特的高保真读出

High-fidelity readout of trapped-ion qubits

我们证明了单次量子比特读出的保真度足以容错量子计算，两种类型的量子比特存储在单个捕获的钙离子。对于存储在40 Ca+的（4S_1/2，3D_5/2）能级上的光学量子比特，使用时间分辨光子计数，我们在一百万次试验中获得了99.991（1）%的平均读出保真度。自适应测量技术允许在145 us的平均检测时间内达到99.99%的保真度。对于43 Ca+长寿命4S_1/2（F=3，F=4）子能级中的超精细量子比特，我们提出并实现了一种简单而稳健的光抽运方案，将超精细量子比特转换为光学量子比特，在10 μ s内理论保真度达到99.95%。实验上，我们实现了99.77（3）%的净读出保真度，推断传输操作的保真度至少为99.87（4）%。

囚禁离子超精细量子比特的偏振不敏感态制备

Polarisation-insensitive state preparation for trapped-ion hyperfine qubits

针对囚禁离子量子比特态制备依赖圆偏振光的问题，提出并实现一种依赖频率选择性的混合光学/微波方案，实验验证其在线偏振和混合偏振下均实现高保真度，且在更重离子中具备更高潜力。

基于测量的囚禁离子量子计算

Measurement-based quantum computation with trapped ions

基于测量的量子计算（MBQC）是一种强大而灵活的量子信息处理框架，它以纠缠量子态为计算资源。最突出的应用是单向量子计算机，以簇态作为其通用资源。在这里，我们展示了MBQC的原理，使用确定性生成的图形状态高达7量子位，在一个系统中的捕获原子离子。首先，我们实现了一套通用的量子计算操作。其次，我们展示了一族基于测量的量子纠错码，并展示了随着码长的增加，它们的性能得到了改善。我们表明，我们所有的图形状态违反了多部贝尔不等式，因此能够信息处理任务，不能描述的本地隐藏变量模型。所提出的方法可以直接放大到产生几十个量子比特的图态。

用于量子计算的彭宁微阱

Penning micro-trap for quantum computing

本文提出用3 T磁场替代射频场的彭宁微阱，实现离子全量子控制与平面内任意输运，改进量子CCD架构，助力大规模囚禁离子量子计算。

编码再耦合和去耦合：量子纠错码的替代方案，应用于囚禁离子量子计算

Encoded Recoupling and Decoupling: An Alternative to Quantum Error Correcting Codes, Applied to Trapped Ion Quantum Computation

最近发展的一种消除量子计算机中的退相干和设计约束的理论，"编码重耦合和重耦合“，被证明与一种有希望的实现可扩展离子阱量子计算的体系结构的建议完全兼容[D. Kielpinski等人，Nature 417，709（2002）]。逻辑量子比特被编码成离子对。逻辑门的实现使用索伦森-莫尔默（SM）计划适用于对离子的时间。编码提供了对集体失相的连续保护。也使用SM方案直接实现到编码量子位的解耦脉冲能够进一步减少量子位退相干的各种其他来源，例如由于差分退相和由于退相干振动模式。在去耦方案中使用相对慢的SM脉冲淬灭退相干的后一个源的可行性如下从所观察到的振动浴的1/f光谱。

用于俘获离子的输运量子逻辑门

Transport quantum logic gates for trapped ions

目前正在进行许多努力来构建能够进行大规模量子信息处理（QIP）的设备。虽然QIP已经在几个系统中的几个量子位上得到了证明，但为了构建大规模的设备，必须克服许多技术困难。在大规模QIP的一个提议中，捕获的离子由精确控制的光脉冲操纵，并移动通过并存储在多区阱阵列中。精确控制离子几何构型和激光相互作用所需的技术开销是苛刻的。在这里，我们提出的方法，显着减少开销的激光束控制上执行单个和多个量子位操作被困离子。我们展示了如何通过固定的激光束控制离子的运输来实现一组通用的操作。同时，每个激光束可以用于并行执行许多操作，从而潜在地减少执行QIP任务所需的总激光功率。实现传输门所需的整体设置比在静止离子上执行的门更简单。我们还提出了一个基于传输的双量子比特门方案，利用微制造的永磁体，可以在没有激光的情况下执行。

采用可扩展光子调制器的高保真囚禁离子量子比特操作

High-fidelity trapped-ion qubit operations with scalable photonic modulators

针对囚禁离子实验传统光调制器难规模化的问题，研究团队设计制备了可与表面电极离子阱单片集成的压电光机光子多级Mach-Zehnder调制器，经量子层析表征实现了超99.7%的单量子比特门保真度。

囚禁离子量子模拟器中的工程振动辅助能量转移

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。

面向硬件的、资源高效的量子电路打包与调度在囚离子量子计算机上

Hardware-aware and Resource-efficient Circuit Packing and Scheduling on Trapped-Ion Quantum Computers

CircPack是一种面向硬件的量子电路打包框架，通过二维打包问题和硬件特定约束，提高囚离子量子计算机的保真度、利用率和层减少，提升量子云计算效率。

使用捕获离子量子处理节点生成多光子纠缠

Generation of multipartite photonic entanglement using a trapped-ion quantum processing node

本研究利用捕获离子量子处理器作为工厂节点，确定性生成并验证了三个光子的GHZ纠缠态，为量子局域网的多体纠缠分发奠定基础。

实时连续测量超冷原子的探测器

A detector for continuous measurement of ultra-cold atoms in real time

我们提出了第一个探测器能够记录高带宽实时原子数密度测量的玻色-爱因斯坦凝聚体。基于双色马赫-曾德尔干涉仪，我们的检测器的响应时间比基于CCD相机的当前检测器快六个数量级，同时仍在散粒噪声限制下工作。利用这种破坏性最小的系统，可以实现反馈以稳定玻色-爱因斯坦凝聚体或原子激光器。

利用囚禁离子实验观测量子 Rabi 模型中宇称对称性保护的现象

Experimental observation of parity-symmetry-protected phenomena in the quantum Rabi model with a trapped ion

该研究利用囚禁离子模拟可进入超强及深耦合区的扩展量子 Rabi 模型，实验揭示宇称对称性对声子激发、基态纠缠、量子叠加及相关可观测量的保护与调控作用。

Fault-tolerant parity readout on a shuttling-based trapped-ion quantum computer

Quantum error correction requires the detection of errors by reliable measurements of suitable multi-qubit correlation operators. Here, we experimentally demonstrate a fault-tolerant weight-4 parity check measurement scheme. An additional 'flag' qubit serves to detect errors occurring throughout the parity measurement, which would otherwise proliferate into uncorrectable weight-2 errors on the qubit register. We achieve a flag-conditioned parity measurement single-shot fidelity of 93.2(2)\%. Deliberately injecting bit and phase-flip errors, we show that the fault-tolerant protocol is capable o…

对30量子比特囚禁离子量子计算机的基准测试

Benchmarking a trapped-ion quantum computer with 30 qubits

本文对配置为单链30量子比特的IonQ Forte囚禁离子量子计算机进行全面基准测试，通过直接随机基准测试评估组件性能并通过#AQ 29算法基准，并构建系统级模型预测应用性能，揭示了模型外误差对性能预测的影响。

基于可见光波长光子线圈谐振器稳定集成布里渊激光器的囚禁离子量子比特与光钟操作

Trapped ion qubit and clock operations with a visible wavelength photonic coil resonator stabilized integrated Brillouin laser

本文首次利用芯片级集成布里渊激光器与3米线圈谐振器参考腔，在囚禁$^{88}$Sr$^+$离子上实现了光钟和量子比特操作，展示了拉比振荡、99%保真度的态制备与测量以及高频率稳定度，推动了原子量子系统的集成化与便携化。

使用超导和囚禁离子三能级量子比特演示宇称-时间对称性破缺相变

Demonstration of a parity-time symmetry breaking phase transition using superconducting and trapped-ion qutrits

本工作利用囚禁离子和超导transmon两个物理平台的三能级量子系统（qutrit），以数字方式实验模拟了非幺正宇称-时间对称性破缺相变，展示了多能级处理器在模拟物理效应中的潜在优势。

囚禁离子与超导量子比特系统集成实验系统设计

Experimental system design for the integration of trapped-ion and superconducting qubit systems

我们提出了一个离子捕获和超导量子比特系统的实验集成的设计，作为实现量子混合系统的一步。该方案解决了实现这样一个系统的两个关键困难：一个组合的微制造离子阱和超导量子位架构，以及促进这两种技术的实验基础设施。在Kielpinski等人[1]工作的基础上，我们描述了一种微型离子阱的设计、模拟和制造过程，该离子阱能够将离子耦合到具有数十kHz耦合强度的超导微波LC电路。我们还描述了现有的困难，结合离子捕获设置到稀释冰箱与超导量子位的实验基础设施和目前的解决方案，可以立即实施使用当前的技术。

一维超冷三物种玻色-玻色-玻色混合物中的量子关联与空间局域化

Quantum correlations and spatial localization in trapped one-dimensional ultra-cold Bose-Bose-Bose mixtures

该研究通过改进的精确对角化方法，系统研究了超冷一维三物种玻色-玻色-玻色混合物的基态相图，揭示了强排斥相互作用下量子关联、相干和空间局域化的独特性质。

利用液氦上的电子进行量子计算

Using Electrons on Liquid Helium for Quantum Computing

我们描述了一个量子计算机的基础上支持的氦膜和本地化的小电极下的氦表面的横向电子。每个量子位由被捕获在表面处的像势阱中的电子的基态和第一激发态的组合构成。描述了用于准备量子位的初始状态、与量子位的操作以及建议的读出的机制。该系统原则上能够在退相干时间内进行100，000次操作。

在囚禁离子量子计算机上实现钢铁微观组织图像增强的量子生成对抗网络端到端演示

End-to-End Demonstration of Quantum Generative Adversarial Networks for Steel Microstructure Image Augmentation on a Trapped-Ion Quantum Computer

本文提出混合量子-经典WGAN，在囚禁离子量子计算机上端到端生成钢铁铁素体和贝氏体的5通道EBSD图像，在70%样本上优于经典伯努利GAN，并缓解模式崩溃、提升图像质量。

囚禁离子量子计算机的可扩展数字硬件

Scalable Digital Hardware for a Trapped Ion Quantum Computer

缩放量子计算机硬件的许多挑战在于量子位和用于操纵它们的经典控制信号之间的接口。模块化离子阱量子计算机架构通过构建经由量子通信信道网络互连的各个量子处理器来解决可扩展性。这种量子硬件的成功操作需要完全可编程的经典控制系统，该控制系统能够对捕获和冷却离子量子位所需的连续波激光器进行频率稳定，稳定用于驱动离子量子位上的逻辑门操作的光学频率梳，提供大量模拟电压源来驱动捕获电极，以及用于在操纵量子位的所有控制器之间保持相位相干性的方案。在这项工作中，我们描述了这些硬件开发的挑战可扩展的解决方案。

基于穿梭的离子阱量子计算机的量子电路编译器

Quantum Circuit Compiler for a Shuttling-Based Trapped-Ion Quantum Computer

本文提出一种基于Pytket的编译器，用于穿梭型离子阱量子计算机的电路转换与优化，可将门数较标准Pytket减少5.1倍、较Qiskit减少2.2倍。

Trapped electrons and ions as particle detectors

Electrons and ions trapped with electromagnetic fields have long served as important high-precision metrological instruments, and more recently have also been proposed as a platform for quantum information processing. Here we point out that these systems can also be used as highly sensitive detectors of passing charged particles, due to the combination of their extreme charge-to-mass ratio and low-noise quantum readout and control. In particular, these systems can be used to detect energy depositions many orders of magnitude below typical ionization scales. As illustrations, we suggest some ap…

利用囚禁离子实现空间分辨率基限下的光场表征

Optical field characterization at the fundamental limit of spatial resolution with a trapped ion

针对亚波长尺度光场强度与偏振缺乏表征工具的问题，提出利用囚禁离子结合解析模型与深度神经网络的方法，实现空间分辨率基限下的光场表征，读取速度提升五个数量级，具备实地部署能力。

利用伴随优化多模光子电路实现可扩展的囚禁离子寻址

Scalable Trapped Ion Addressing with Adjoint-optimized Multimode Photonic Circuits

本文设计与表面电极离子阱集成的伴随优化多模光子电路，通过聚焦光栅耦合器和TE模式干涉实现低串扰、可重构的单离子与多离子寻址。

使用单个CPU的MegaQuOp量子计算机实时解码器

Real-time decoder for a MegaQuOp quantum computer using a single CPU

研究针对MegaQuOp量子计算机，开发了在单个CPU上运行的端到端实时解码栈，经测试其在408个逻辑量子比特、100万个$T$门的工作负载下解码延迟满足要求，实现了MegaQuOp规模的实时解码。

通过检测跳跃校正量子码稳定可区分量子比特以防止自发衰变

Stabilizing distinguishable qubits against spontaneous decay by detected-jump correcting quantum codes

介绍了一种新的纠错量子码，它能够稳定量子比特，防止量子比特与统计独立的储存库耦合时产生的自发衰变。这些量子码基于使用嵌入式量子码并利用关于哪个量子比特受到环境影响的经典信息的想法。它们与量子计算和使用捕获离子或核自旋阵列的信息处理直接相关。这些量子代码和设计理论的基本概念之间的有趣的关系建立。

测量阻碍下原子的演化：量子芝诺效应

Evolution of an Atom Impeded by Measurement: The Quantum Zeno Effect

被观察到的量子系统演化得更慢。这种“量子芝诺效应”的审查与以前的尝试示范，并随后的批评的意义的调查结果。最近对{ \it单个}冷捕获离子的实验已经能够揭示该量子系统的微观状态，使得测量的效果确实通过仪表或环境与量子态的退相区分开。

用于囚禁离子量子比特控制的宽带、可单独寻址的二维和三维光子集成电路

A broadband, individually addressing two- and three-dimensional photonic integrated circuit for trapped-ion qubit control

研究针对囚禁离子量子比特控制中波长传输瓶颈问题，提出结合平面波导透镜与双光子聚合微镜的光子集成电路，可在405 - 880nm寻址三个离子，实现宽带寻址，为囚禁离子技术带来新架构，拓展量子器件设计空间。

离子阱中的快速交换冷却

Rapid Exchange Cooling with Trapped Ions

针对QCCD架构中协同冷却的速率瓶颈，提出交换冷却方法，利用激光冷却的冷却剂离子快速冷却计算离子，实验证明输运时间仅107微秒，移除超96%轴向能量，验证单种类处理器可行性。

利用囚禁离子的超灵敏力和位移检测

Ultrasensitive force and displacement detection using trapped ions

检测极小力的能力对于各种学科至关重要，包括精密自旋共振成像，显微镜和基本物理现象的测试。通过将微或纳米制造的机械谐振器耦合到包括单电子晶体管、超导微波腔和单个自旋的各种物理系统，当前力检测灵敏度极限已经超过1 $aN/\sqrt{Hz}$（atto $=10^{-18}$）。这些实验允许探测研究的各种现象，但灵敏度的要求不断增加，作为新的制度的物理相互作用被认为是。在这里，我们表明，被困的原子离子是非常敏感的力探测器，测量的灵敏度超过三个数量级优于现有的报告。我们证明检测力小至174 $yN$（yocto $=10^{-24}$），灵敏度为390 $\pm150$ $yN/\sqrt{Hz}$，使用晶体的$n=60$ $^{9}$是$^{+}$离子在潘宁陷阱。我们的技术是基于正常的运动模式在离子阱中的外部施加的电场，检测通过和相位相干多普勒测速仪，它允许歧视的离子运动与纳米尺度上的振幅的激发。这些实验结果和提取的力检测灵敏度在单离子极限验证建议，表明捕获的原子离子能够检测力的灵敏度接近1 $yN/\sqrt{Hz}$。我们预计，这一演示将是一个新的类的可部署的捕获离子为基础的传感器的发展，并将允许科学家进入新的制度在材料科学的强烈动机。

移动离子阱量子器件的演示

Demonstration of a mobile ion-trap quantum device

本研究首次在直线型保罗阱中成功传输数千个离子，为可移动囚禁离子量子器件奠定基础，有望实现保罗阱中奇异离子的跨设施传输。

可编程双量子比特量子处理器的实现

Realisation of a programmable two-qubit quantum processor

通用量子计算机是一种能够模拟任何物理系统的设备，代表了量子信息科学领域的一个主要目标。预计在这样的设备上执行的算法将为一些重要的计算任务提供显着的增益。在量子信息的上下文中，“通用”是指在系统的计算空间中执行任意幺正变换的能力。任意单量子位（qubit）门与纠缠双量子位门的组合是一种能够实现任意数量量子位的通用控制的门集，前提是这些门可以在任意量子位对之间重复执行。虽然门集合已经在几种技术中得到了证明，但它们还没有针对特定的任务进行定制，形成了所有酉算子的一个小子集。在这里，我们展示了一个可编程的量子处理器，实现任意幺正变换的两个量子比特，这是存储在捕获的原子离子。使用量子态和过程层析成像，我们证明了我们的实现的保真度为160随机选择的操作。这种通用控制等效于模拟自旋为1/2的系统之间的任何成对相互作用。可编程多量子位寄存器可以形成大规模量子处理器的核心组件，这里使用的方法适用于这样的设备。

用于量子因子分解的高效网络

Efficient Networks for Quantum Factoring

我们考虑如何在操作量子计算机时优化内存使用和计算时间。特别地，我们使用Shor建议的算法估计了存储器量子位的数量和执行因子分解所需的操作数量。可以使用能够存储$5K+1$量子位的机器将$K$位数分解为$K^3$阶的时间。模指数函数（Shor算法的瓶颈）的计算可以用大约$72 K^3$基本量子门来实现;使用线性离子阱的实现需要大约$396 K^3$激光脉冲。量子因子分解（15的因子分解）的原理证明可以仅用6个捕获的离子和38个激光脉冲进行。虽然离子阱可能永远不会成为一台有用的计算机，但它将是一个强有力的设备，用于实验探索纠缠量子态的性质。

混合量子中继器中质心运动诱导的退相干和纠缠产生

Centre-of-mass motion-induced decoherence and entanglement generation in a hybrid quantum repeater

长距离量子通信依赖于在两个远程量子节点之间产生纠缠的能力。最近针对实验实现的建议提出了一种混合量子中继器设置，其中两个遥远的物质量子比特通过光-物质相互作用纠缠。受这些发展的启发，我们研究了可能的退相干效应起源于空间分离的量子比特的质心运动。在Lamb-Dicke机制中，我们使用涉及辐射场相干态的光子交换来纠缠两个物质量子比特。最佳广义光子场测量用于实现纠缠量子比特对具有高的成功率和高的成功概率。我们证明了可实现的两量子比特纠缠的质量关键取决于所涉及的陷阱频率。此外，提出了动态解耦方案，该方案能够显著抑制质心运动引起的退相干效应，并且仅涉及作用于空间分离良好的材料量子比特的局部操作。

超过$10$分钟相干时间的单量子位量子存储器

Single-qubit quantum memory exceeding $10$-minute coherence time

能够存储和测量单量子比特级量子信息的长时间量子存储器是实现量子计算和通信的重要组成部分。近年来，基于系综的囚禁离子、电离施主核自旋或固体核自旋的量子存储在增加相干时间方面取得了显著进展。然而，到目前为止，单个量子位的相干时间记录在捕获离子系统中显示为几十秒的量级。囚禁离子中的量子比特相干时间主要受到磁场波动增加和状态检测效率降低的限制，这与没有激光冷却的离子的运动加热有关。在这里，我们报告的相干时间超过$10$分钟，在超精细态的\Yb离子同情冷却的\Ba离子在同一个保罗陷阱，这消除了加热的量子位离子，即使在室温下。为了达到这样的相干时间，我们应用了几千个动态去耦脉冲来抑制场波动噪声。在这个实验中展示的长时间量子存储器为可扩展量子计算机架构或基于离子阱的量子网络中的存储区的构建迈出了重要的一步。随着磁场屏蔽等技术对相干时间的进一步改善和量子存储器中量子比特数的增加，我们的证明也为包括量子货币在内的其他应用奠定了基础。

基于囚禁离子的容错量子计算：行走猫架构

Fault-Tolerant Quantum Computing with Trapped Ions: The Walking Cat Architecture

本文提出了一种基于LDPC码的囚禁离子量子计算机架构，设计了高效的解码器和误差校正协议，展示了三种不同架构实例，实现了高逻辑量子比特数和高操作速率的容错量子计算。

利用神经网络求解长程相互作用囚禁离子的激发态

Solving excited states for long-range interacting trapped ions with neural networks

本文提出无需显式正交化的 NQES 神经网络算法，可同时高效计算多体自旋系统多个低激发态，并在长程囚禁离子模型中验证其可扩展性。

带有T型结的二维分段离子阱量子处理器中的穿梭操作

Shuttling in Bidimensional Segmented Ion-Trap Quantum Processors with T-Junctions

本文研究了二维量子CCD架构中量子算法构建块的穿梭层，通过引入线性穿梭和结穿梭的成本函数，比较了QFT、Carry等电路的总成本，发现二维架构在等效运输成本下优于一维线性阱，并讨论了基于单元阵列的处理器设计。

钇离子作为量子信息处理的平台

Yttrium ion as a platform for quantum information processing

本文研究了单电离钇离子在量子信息处理中的应用，通过高分辨率激光诱导荧光光谱和电子结构计算，确定了其能级寿命、跃迁矩阵元和超精细系数，为量子比特存储、初始化、读出及门操作提供了方案。

基于声表面波的通用量子换能器

Universal Quantum Transducers based on Surface Acoustic Waves

我们提出了一个通用的，片上量子换能器的基础上的表面声波的压电活性材料。由于材料的固有压电（和/或磁致伸缩）特性，我们的方法提供了一个通用平台，能够相干地连接广泛的量子位阵列，包括量子点，捕获离子，氮空位中心或超导量子位。表面声波的量子化模式位于千兆赫范围内，可以被强烈地限制在声子腔中的表面附近，并在声波导中被引导。我们表明，这种类型的表面声激发可以有效地利用作为一个量子总线，作为一个芯片上，机械腔QED等效的微波光子，并使大范围的量子位的长距离耦合。

用于离子阱中量子模拟的光子辅助隧穿

Photon-Assisted-Tunneling Toolbox for Quantum Simulations in Ion Traps

我们描述了一个多功能的工具箱的量子模拟的多体晶格模型，能够探索的综合效应的背景阿贝尔和非阿贝尔规范场，债券和网站的混乱，以及强现场相互作用。我们展示了如何通过周期性驱动诱导的光子辅助隧穿来控制被困在晶格势中的粒子的量子动力学。这个方案是足够普遍的，可以应用于玻色子或费米子，具有非微扰的额外优点。它发现一个理想的应用在微制造的离子阱阵列，其中的量子振动模式的离子可以描述的量子晶格模型。我们提出了一个详细的理论建议，在实验装置中的量子模拟器，并表明，它是可能的探索阶段的范围从分数量子霍尔效应，异国情调的强相关玻璃，或局部缺陷的任意图案装饰的磁通晶格模型。