We consider the feasibility of performing quantum logic operations based on stimulated Raman transitions in trapped Calcium ions. This technique avoids many of the technical difficulties involved with laser stabilisation, and only three laser wavelengths are required, none of which need have particularly stringent requirements on their bandwidths. The possible problems with experimental realisations are discussed in detail.
High-fidelity two-qubit quantum logic gates using trapped calcium-43 ions
我们研究了在$^{43}$ Ca $^+$超精细捕获离子量子比特中实现的双量子比特相位门的速度/保真度权衡。我们描述了有助于测量保真度的各种误差源，使我们能够解释由于单量子位状态准备、旋转和测量（每个都在$\sim0.1\%$级别）引起的误差，并识别两个量子位纠缠操作中的主要误差源。我们实现门的精度范围在$97.1(2)\%$（对于门时间$t_g=3.8μ$ s）和$99.9(1)\%$（对于$t_g=100μ$ s）之间，分别代表在每种情况下捕获离子量子位之间报告的最快和最低误差的两个量子位门。
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。
139 GHz UV phase-locked Raman laser system for thermometry and sideband cooling of $^9$Be$^+$ ions in a Penning trap
我们演示了两个紫外激光源的相位锁定的基本红外激光调制的第四阶边带使用电光调制器和相位锁定的一个边带的第二个基本红外激光。随后的和频产生和二次谐波产生成功地将频率偏移转换到紫外域。在139 GHz的相位锁定确认通过受激拉曼跃迁测温的$^9$的$^+$离子限制在低温潘宁陷阱。该技术可用于单$^9$ Be $^+$离子的边带冷却以及Penning阱中的共振冷却方案和基于量子逻辑的测量。
Indistinguishability of photonic qubits emitted from trapped $^{40}$Ca$^+$ ions via pulsed excitation
Fachrichtung Physik, Universität des Saarlandes（萨尔兰州立大学物理系）；Zentrum für Quantentechnologien (QuTe), Universität des Saarlandes（萨尔兰州立大学量子技术中心）；Luxembourg Institute of Science and Technology (LIST)（卢森堡科学与技术研究所）
Versatile control of $^9$Be$^+$ ions using a spectrally tailored UV frequency comb
我们演示了光学频率梳直接实现的$^9$ Be $^+$离子的量子控制。基于对不同磁场条件下$^9$ Be $^+$中相关过程的数值模拟，我们证明了控制梳状结构光谱特性的广泛适用性。我们介绍了一种新的技术，用于选择性和有效地产生光谱定制的窄带宽光学频率梳近313 nm。我们实验证明内部状态控制和内部运动态耦合的$^9$的$^+$离子实施的受激拉曼操作使用光谱优化的光学频率梳。我们的脉冲激光方法是在潘宁陷阱中实现量子逻辑和量子信息实验的关键一步。
