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
Coherent manipulation of motional states of trapped ions
光干涉实验中的关键元件分束器和移相器是在囚禁离子的运动中实现的。并举例说明了它在量子运动态的产生和马赫-曾德尔干涉仪的实现等方面的应用。文中还讨论了几种用于干涉仪的运动状态检测方法。
2004-05-23 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
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
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
Manipulating motional states by selective vibronic interaction in two trapped ions
我们提出了一个选择性的振动相互作用操纵运动状态在两个被困的离子，作用于一个先前选择的振动子空间和分散在所有其他的共振。这样做是考虑到离子激光单独寻址的技术限制。我们讨论了离子集体运动自由度中Fock态的产生和纠缠，以及其他应用。
2000-05-02 quant-ph
Evaluating states in trapped ions with local correlation between internal and motional degrees of freedom
我们提出并证明了一个可扩展的计划，同时确定内部和运动状态的单网站分辨率被困离子。将该方案应用于研究囚禁离子的Jaynes-Cummings哈伯德模型中的极化激子激发，其中离子的内部态和运动态是强关联的。我们观察量子相变的极化激子激发在两个离子直接评估其方差每个离子网站。我们的工作为极化激子系统的大规模量子模拟建立了必要的技术方法。
2021-05-11 quant-ph
Decoherence in nonclassical motional states of a trapped ion
从理论上研究了囚禁$^9 {\rm Be^+}$离子非经典运动态的退相干。这里考虑的退相干源破坏了系统的特征相干量子动力学，但不引起能量耗散。在这里，他们首先介绍唯象，然后用微观哈密顿公式描述。理论预测与实验结果进行了比较。
1998-03-16 quant-ph
Individual addressing of trapped ions and coupling of motional and spin states using rf radiation
在静态磁场梯度的存在下，使用射频辐射在频率空间中处理单个电动捕获和激光冷却的离子。此外，运动和自旋状态之间的相互作用，由射频场诱导的表现采用射频光学双共振光谱。这是实现一个新的概念，实现量子模拟和量子计算与捕获离子的两个重要的实验步骤。
2009-02-23 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
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
Motional sidebands and direct measurement of the cooling rate in the resonance fluorescence of a single trapped ion
利用外差技术对单个囚禁离子的共振荧光进行了光谱分析。在荧光光谱中观察到由于离子在谐波势阱中振荡而产生的运动边带。从边带的宽度得到的冷却速率，发现是与理论预测。
2000-06-14 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 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
Production of Fock Mixtures in Trapped Ions for Motional Metrology
本文提出一种在离子阱中制备非热Fock态混合物的协议，通过循环红边带、测量和制备脉冲，实现超越标准量子极限的计量学优势，并借助数值模拟分析了参数区间。
2022-02-01 physics.atom-ph 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
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
Generally noise-resilient quantum gates for trapped-ions
Imperial College London（帝国理工学院）
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
Motional studies of one and two laser-cooled trapped ions for electric-field sensing applications
我们研究了一个和两个激光冷却捕获的$^{40}$ Ca $^+$离子的动力学通过施加不同性质的电场沿轴向的陷阱，即，驱动的运动与谐波偶极场，或与白噪声。这两种类型的驱动诱导不同的运动状态的轴向模式;相干振荡的偶极场，或增强的布朗运动由于额外的贡献，从电噪声的加热速率。在这两种情况下，一个孤立的离子和激光冷却的双离子晶体的灵敏度进行了评估和比较。这种动力学的分析和理解是重要的实现一种新的潘宁阱质谱技术的基础上，光学检测，旨在提高精度和灵敏度。
2017-08-22 physics.atom-ph 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
Direct characteristic-function tomography of quantum states of the trapped-ion motional oscillator
实现了囚禁钙离子运动振荡量子态对称特征函数的直接读出。使用适当选择的内部电子状态相关的位移双色激光场的基础上，我们映射的位移算子的实部或虚部的期望值的内部状态，随后使用荧光检测读出。结合两个读出结果提供了关于对称特征函数的全部信息。我们通过将其应用于一系列原型量子振子态，包括位移和压缩高斯态以及在连续变量量子计算中应用的位移压缩态的两个和三个分量的叠加，来表征该技术的性能。对于每一个，我们讨论的特征函数和维格纳相空间准概率分布的相关功能。使用减少的测量次数直接重建这些高度非经典的振荡器状态是理解和优化这些系统的控制用于量子传感和量子信息应用的必要工具。
2019-07-15 physics.atom-ph 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
Efficient sideband cooling protocol for long trapped-ion chains
囚禁离子是大规模量子计算的一个有希望的候选者。在学术和工业环境中已经建立了几个系统来实现适度规模的量子算法。运动自由度的有效冷却是使用捕获离子的高保真量子操作的关键要求。在这里，我们提出了一种技术，其中单独的离子被用来冷却单独的运动模式并行，减少所需的时间，使离子链的运动基态。我们通过实验证明了这种技术，并开发了一个模型来了解我们的平行边带冷却技术相比，更传统的方法的效率。该技术适用于任何使用共捕获原子种类的分辨边带冷却的系统，并且仅需要捕获粒子的单独寻址。
2020-02-10 physics.atom-ph 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
State-dependent control of the motional modes of trapped ions using an integrated optical lattice
本文研究囚禁离子与集成光学晶格的态依赖相互作用，测量了单离子和双离子的态依赖阱频移，并利用内部态依赖性直接测量了离子运动的能量分布，为运动态控制和多离子门提供了可扩展的工具。
2024-11-05 physics.atom-ph quant-ph
Microwave control of trapped-ion motion assisted by a running optical lattice
我们实验证明微波控制的运动状态的囚禁离子放置在一个运行的光晶格产生的状态相关的潜力。光晶格深度和运行晶格频率两者提供自旋-运动耦合强度的可调谐性。利用自旋-运动耦合来演示Yb 171离子到运动基态的边带冷却。
2014-06-02 physics.atom-ph 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
Motional entanglement in low-energy collisions near shape resonances
Freie Universität Berlin（柏林自由大学）
研究通过全相干计算揭示低能碰撞中运动纠缠的产生机制，发现纠缠强度与散射截面线性相关，并在形状共振附近显著增强。
2025-12-22 physics.atom-ph quant-ph
Motional $N$-phonon Bundle States of A Trapped Atom with Clock Transitions
对单个声子的量子操纵可以为研究基础物理和创建量子信息科学的创新平台提供新的资源。在这里，我们提出了产生与囚禁原子运动相关的强关联声子束的量子态。我们的计划在原子-声子共振制度，其中的能谱表现出很强的非谐性，使不同的声子数的能量本征态可以很好地解决在参数空间。与较早的计划在远色散制度，这里产生的束态包含一个大的稳态声子数。因此，所提出的系统可以用作高质量的多声子源。我们的研究结果开辟了利用长寿命运动声子作为量子资源的可能性，这将为量子精密测量的应用提供一个广阔的物理社区。
2021-07-30 quant-ph
Motional Fock states for quantum-enhanced amplitude and phase measurements with trapped ions
真空态的非零涨落是量子理论的显著特征。这些波动从根本上限制了量子传感器的精度。如今，一些系统，如光学时钟，引力波探测器，物质波干涉仪，磁力计和光机系统接近测量灵敏度，其中量子涨落的影响设置了一个基本的限制，所谓的标准量子限制（SQL）。有人提出，SQL可以通过压缩真空涨落来克服。该方案的实现已在各种系统中得到证明。然而，基于挤压真空的协议关键地依赖于挤压相对于压印测量量的操作的相对取向的精确控制。缺乏控制会导致噪声放大并降低设备的灵敏度。在这里，我们实验证明了一种新的量子相干范式的基础上相位不敏感的Fock态的运动状态的被困离子，在频率计量和位移检测的应用。该测量装置用于两个不同的实验设置探测非交换可观的SQL以外的灵敏度。在这两种测量中，经典的准备和检测噪声足够小，以保持量子增益在一个完整的双稳态协议。
2018-07-05 physics.atom-ph 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
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
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
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
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
Parametric resonant enhancement of motional entanglement under optimal control: an analytical study
Weizmann Institute of Science（魏茨曼科学研究所）
该研究针对光捕获大质量粒子的运动纠缠问题，通过解析分析耦合强度调制引发的参数共振，给出纠缠度闭式表达式，揭示了参数增益与退相干竞争实现稳态非平衡纠缠的机制。
2025-10-21 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 High Motional Frequency Ion Trapping Regime for Quantum Information Science
Brigham Young University（杨百翰大学）
研究高频率运动态离子捕获，提出高运动频率离子捕获模式以解决 decoherence、加热和相位失真等问题，提升量子信息实验的效率与可扩展性。
2026-04-03 physics.atom-ph quant-ph
Spectroscopy and Thermometry of Drumhead Modes in a Mesoscopic Trapped-Ion Crystal using Entanglement
我们证明了光谱和测温的介观二维离子阵列中使用纠缠引起的退相干作为一种方法的转导的个别运动模式。我们的系统是一个$\sim$ 400 $μ$ m直径的平面晶体的几百个$^9$是$^+$离子表现出复杂的鼓面模式的潘宁陷阱的限制电位。利用精确控制的$^9$是$^+$价电子自旋，我们应用一个均匀的自旋相关的光偶极子力，激发任意的横模的有效波长接近粒子间的间距（$\sim$ 20 \nolinebreak $μ$ m）。低于1 nm的质心位移检测通过纠缠的自旋和运动自由度。
2012-07-24 cond-mat.mes-hall 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
