Applications of Integrated Magnetic Microtraps
光刻电路图案可以为冷中性原子提供磁导向和微陷阱。通过在同一陶瓷衬底上组合几个这样的结构，我们已经实现了第一个“原子芯片”，它允许对超冷捕获原子或德布罗意波包进行复杂的操作。我们将展示如何设计磁势从简单的导体图案，我们详细描述了一个有效的陷阱加载过程。应用的设计指南，我们描述了一些新的微陷阱的潜力，包括陷阱达到兰姆-迪克制度的铷原子在所有三个维度，和一个可旋转的Ioffe-Pritchard陷阱，我们也证明了实验。最后，我们展示了一个设备，允许独立的线性定位的两个原子云是非常紧密的横向限制。该装置非常适合于一维碰撞的研究。
2000-08-28 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
Creation and transfer of non-classical states of motion using Rydberg dressing of atoms in a lattice
本文从理论上研究了在非共振激光场中利用里德伯修饰对囚禁基态原子运动态的操纵。微阱阵列或光晶格中修饰原子间里德伯态相互作用所产生的力可以强烈耦合它们的运动。我们发现，修整场的强度调制允许压缩一对原子的相对运动，并产生非经典的机械状态。将这种成对方案扩展到一维链提供了对整个系统的机械自由度的灵活控制。我们说明了我们的研究结果与协议，以操纵一对原子的所有运动自由度，并创建纠缠态。我们还提出了一种沿非平凡长度的原子链传递非经典关联的方法。运动态的长寿命性质，以及里德伯敷料的高可调性，使我们的建议对目前的实验装置可行。
2016-11-04 quant-ph
Coupled dynamics of spin qubits in optical dipole microtraps
偶极微阱或光镊中的单原子近年来成为量子计算和模拟的一个很有前途的平台。在这里，我们报告了在这样的系统中实现里德伯双量子比特门的物理基础的详细理论分析-单原子量子计算的基石协议。我们专注于封锁型纠缠门，并考虑各种退相干过程限制其在一个真实的系统中的性能。我们提供了最大纠缠态保真度极限的数值估计，并预测了对应于噪声双量子比特门的全过程矩阵。我们的方法和结果可以在基于中性原子的量子处理器的模拟和优化的数值模型中找到实现。
2022-05-06 physics.atom-ph quant-ph
Relativistic effects for spin splitting of neutral particles: Upper bound and motional narrowing
研究了具有电、磁偶极矩的中性粒子在电磁场中传播时的自旋分裂特性。发现自旋分裂和伴随的拉莫尔进动的两个显著特征，这是狭义相对论的结果。首先，我们报告的自旋分裂的上限等于两倍的粒子的静止能量的存在，和相应的上限的拉莫尔进动频率。其次，我们预言了自旋分裂和相应的拉莫尔频率随洛伦兹增强的不变性，这与经典的多普勒效应相似。
2012-09-14 quant-ph
Motional decoherence in ultracold Rydberg atom quantum simulators of spin models
本文证明自旋-运动耦合导致超冷里德伯原子自旋模型中的退相干，与实验定性定量一致，并提出减轻运动影响的方法。
2023-11-20 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Quantum Information Processing in Optical Lattices and Magnetic Microtraps
本文综述了我们在光晶格和磁性微阱中利用中性原子进行量子信息处理的实验。在莫特绝缘体体系中的光晶格中的原子充当大量子比特寄存器。一个自旋相关的晶格被用来分裂和离域的原子波函数在一个受控的和相干的方式超过一个定义数量的晶格网站。这是用来实验证明一个大规模的并行量子门阵列，它允许创建一个高度纠缠的多体集群状态通过相邻的晶格位置上的原子之间的相干碰撞。在原子芯片上的磁微阱中，我们演示了原子量子比特态的相干操纵，并在距离芯片表面微米的距离上测量了超过一秒的相干寿命。我们表明，微波近场芯片上可以用来创建状态依赖的潜力，实现量子控制相位门与这些强大的量子比特状态。针对单原子探测和制备，我们研制了高精细度光纤法布里-珀罗腔，并将其集成在原子芯片上。我们提出了一个实验中，我们发现了一个很小的数量的冷原子磁捕获在腔中使用的原子芯片。
2006-06-09 quant-ph
Generation of Motional Squeezed States for Neutral Atoms in Optical Tweezers
Institute for Molecular Science, National Institutes of Natural Sciences（国立自然科学研究所分子科学研究所）；Nanomaterials and Nanotechnology Research Center (CINN-CSIC), Universidad de Oviedo (UO)（阿斯图里亚斯自治区乌维多大学纳米材料与纳米技术研究中心）；Université Paris-Saclay, Institut d’Optique Graduate School, CNRS, Laboratoire Charles Fabry（巴黎萨克雷大学）；SOKENDAI (The Graduate University for Advanced Studies)（综合研究大学院大学）；RIKEN Center for Quantum Computing (RQC), RIKEN（理化学研究所）
中性原子在光学镊子中通过压缩运动实现更精确的位置控制，实验展示了5.8 dB的压缩效果。
2025-05-15 physics.atom-ph quant-ph
Suppress motional dephasing of ground-Rydberg transition for high-fidelity quantum control with neutral atoms
利用里德伯原子进行的许多控制任务的性能可以通过抑制中性原子基态和里德伯态之间的运动诱导退相来改善。退相通常发生在{ \it gap}时间内，此时原子在退激前处于里德堡态。通过在能隙时间内利用激光场诱导里德堡态发生特定的额外相变，可以使里德堡态在能隙之后忠实地转换回基态。尽管里德堡态在间隙时间内在不同本征态之间来回跃迁，但它保留了感兴趣原子与附近里德堡激发之间的封锁相互作用。这种抑制飞行里德伯原子运动退相的简单方法可用于对中性原子的广泛量子控制。
2019-09-09 physics.atom-ph quant-ph
Blue-detuned evanescent field surface traps for neutral atoms based on mode interference in ultra-thin optical fibres
提出并分析了一种基于超薄光纤中双模干涉的冷中性原子蓝失谐倏逝场表面陷阱的新概念。当两个或多个具有相同频率的横模在光纤中共同传播时，它们不同的相速度导致建立稳定的干涉图案。可以在离光纤表面任意距离处产生倏逝场的强度最小值，从而可以在倏逝场中获得光学微陷阱阵列。我们讨论了三种可能的组合的最低阶模式，产生陷阱在一至二百纳米的纤维表面，使用几十毫瓦的捕获激光功率，有一个深度的顺序为1 mK的铯原子和捕获寿命超过100秒。所得到的捕获几何形状是特别感兴趣的，因为在这样的微阱阵列中的原子将耦合到任何额外的领域传播的光纤通过倏逝场，从而实现合奏的光纤耦合原子。
2008-06-24 quant-ph
Two-dimensional array of microtraps with atomic shift register on a chip
捕获原子的阵列是开发包括用于存储和处理量子信息的大量物理量子位的寄存器的理想起点。一种非常有前途的方法涉及在称为原子芯片的微制造设备上产生的中性原子陷阱，因为几乎任意的陷阱配置都可以在坚固而紧凑的封装中实现。然而，到目前为止，原子芯片实验一直集中在包含单个或几个单独陷阱的小型系统上。在这里，我们报告的实验上的二维阵列的捕获超冷原子云准备使用一个简单的磁膜原子芯片。我们能够将原子装载到数百个紧密限制和光学分辨的阵列位置中。然后，我们将单个原子云冷却到量子简并所需的临界温度。利用原子芯片作为原子移位寄存器，原子在芯片表面上穿梭，并且使用聚焦激光来快速清空各个陷阱来实现原子的局部操纵。
2009-02-13 physics.atom-ph quant-ph
Quantum gates with neutral atoms: Controlling collisional interactions in time dependent traps
我们从理论上研究了通过控制原子碰撞开关微观势来实现基本双量子位量子门的具体方案。特别是，我们计算的保真度的门操作的配置，其中两个原子之间的势垒被瞬间删除，并在一定的时间后恢复。可能的实施方式可以基于由磁场和电场产生的微陷阱，或者由激光诱导的电势。
1999-05-20 quant-ph
Entanglement generation and multiparticle interferometry with neutral atoms
我们研究了涉及少量相互作用粒子的状态的制备和操纵。通过控制势阱的分裂和熔合，我们展示了如何相互转换莫特绝缘体和捕获的类玻色-爱因斯坦凝聚态。我们还讨论了“薛定谔猫”状态的产生分裂的微陷阱，并考虑到实际产生的井之间的不对称性。这些方案可以用来进行中性原子的多粒子干涉测量，只有当所有参与的粒子都被测量时才能观察到干涉效应。
2003-04-09 quant-ph
Isotope-agnostic motional ground-state cooling of neutral Yb atoms
Ludwig-Maximilians-Universität（慕尼黑大学）；Munich Center for Quantum Science and Technology (MCQST)（慕尼黑量子科学与技术中心）；Max-Planck-Institut für Quantenoptik（马克斯·普朗克量子光学研究所）
该研究提出了一种不依赖同位素的原子运动基态冷却方法，实现了高保真度的冷却效果，为中性原子的量子科学应用提供了新途径。
2025-06-12 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Deterministic Universal Logical Gates for Finite-Energy GKP Qubits in Trapped Neutral Atoms
Indian Institute of Technology Roorkee（印度理工学院罗基尔分校）
该研究提出了囚禁中性原子中有限能量GKP量子比特的通用逻辑门集，采用魔阱条件实现无测量的逻辑控制，基于⁸⁸Sr原子的实验显示门保真度达0.985以上，为相关量子控制提供了可行途径。
2026-09-01 quant-ph
Initializing a Quantum Register from Mott Insulator States in Optical Lattices
我们提出并定量地发展了两种方案，通过从光晶格中的莫特绝缘体态引出，在光微阱中快速准确地产生稳定的中性原子初始组态。我们表明，成千上万的原子可以被提取和存储在基态的光学微阱阵列与一个原子每个陷阱在一个操作过程中表现出巨大的可扩展性。第一方案中的提取期间的失败概率可以足够小（10^{-4}）以高保真度初始化大规模量子寄存器。一个互补的更快的计划与更多的提取原子，但较低的保真度也被开发。
2007-06-06 cond-mat.other quant-ph
Scalable Architecture for Quantum Information Processing with Atoms in Optical Micro-Structures
本文综述了近年来利用二维光学微阱阵列中的中性原子作为二维量子比特寄存器进行量子信息处理和量子模拟的实验进展。我们描述了一个可扩展的量子信息架构的基础上，微制造的光学元件，同时针对单站点寻址和可扩展性的重要问题。这种方法为量子态存储、操纵和检索提供了灵活且可集成的配置。我们介绍了最近的实验结果的初始化和相干的一个量子比特旋转多达100个可单独寻址的量子比特，原子量子态的相干传输在一个可扩展的量子移位寄存器，并讨论了两个量子比特门在二维微陷阱阵列的可行性。
2011-08-25 quant-ph
Gate-based Readout and Cooling of Neutral Atoms
California Institute of Technology（加州理工学院）
本研究提出了一种基于辅助原子的工具箱，通过高保真性Rydberg纠缠门和辅助原子缓解中性原子阵列中的硬件限制，实现了多次辅助原子读取、量子信息转换和算法冷却。
2026-03-23 quant-ph
Quantum computing with spatially delocalized qubits
我们分析了中性原子的量子门的操作，量子位在空间中是离域的，即，计算基态由两个俘获势之一的基态中中性原子的存在来定义。讨论了单量子比特门和两个量子比特之间的受控相位门的实现，并对光学微阱中的铷原子进行了显式计算。此外，我们展示了如何在这个方案中创建多量子比特的高度纠缠态。
2002-09-30 quant-ph
Three level atom optics via the tunneling interaction
三能级原子光学（TLAO）是一种简单、有效、鲁棒的中性原子相干操纵和输运方法。三个陷阱态之间的隧穿相互作用允许实现受激拉曼绝热通道（STIRAP），相干布居捕获（CPT）和电磁诱导透明（EIT）技术的空间模拟。我们研究了一种特殊的实现在光学微阱阵列，并表明，在现实的参数下的相干操作和转移的中性原子之间的偶极陷阱可以实现在毫秒范围内。
2003-08-07 quant-ph
Fast transport, atom sample splitting, and single-atom qubit supply in two-dimensional arrays of optical microtraps
由微光学元件产生的二维光学微阱阵列为中性原子量子信息处理、量子模拟和超冷量子气体的操纵提供了一种通用的和可扩展的架构。在本文中，我们通过引入新的技术和功能以及先前单独实现的功能的组合操作来展示这种方法的高级功能。我们介绍了基于压电驱动器的运输原子系综超过一个以上的陷阱分离的距离，检查由声光束转向提供的快速原子运输的能力，并分析了在这些配置中的原子运输的绝热性限制。我们实现了一个空间光调制器与8位传输控制的每个网站的陷阱深度和加载的原子数的调整。我们结合了单站点寻址，陷阱深度控制，和原子运输在一个配置，用于演示分裂的原子系综与可变比率在预定义的寄存器站点。最后，我们使用受控的亚泊松准备单囚禁原子从这样的系综，以表明我们的方法允许实现连续供应的单原子量子比特具有高保真度。这些新颖的实现和它们的组合操作显著地扩展了用于偶极阱中超冷原子的动态和可重构操纵的可用技术。
2013-01-07 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Quantum dynamics of an atomic double-well system interacting with a trapped ion
从理论上分析了单离子被囚禁在原子双阱中的动力学行为。我们发现，阱之间的原子隧穿率既取决于通过短程自旋相关的原子-离子散射长度的离子的自旋，其运动状态与隧穿率达到数百赫兹。一个协议，可以运输一个原子从一个井到另一个取决于运动（Fock）状态的离子在几毫秒内。这种声子-原子耦合是感兴趣的创建原子-离子纠缠态，并可能形成一个积木在构建混合原子-离子量子模拟器。我们还分析了不完善的基态冷却的离子和微运动的作用时，离子被困在一个保罗陷阱的效果。由于原子-离子相互作用中的强非线性，微动可以引起高能原子-离子散射态的耦合，从而阻止精确的态制备并使双阱动力学复杂化。我们的结论是，微动的影响可以通过选择离子/原子的组合具有较大的质量比，并通过选择大的阱间距离来减少。所提出的双阱系统可以在实验中实现，通过将原子的光阱或磁微阱与离子捕获技术相结合。
2014-04-04 quant-ph
Fast ion swapping for quantum information processing
我们展示了一个SWAP门之间的激光冷却的离子在一个分段的微阱通过快速物理交换的离子位置。该操作与量子位初始化、操纵和读出以及其他类型的穿梭操作（例如线性传输和晶体分离和合并）结合使用。结合这些操作，我们执行SWAP门的量子过程层析成像，获得99.5（5）\%的平均过程保真度。在42~ $μ$ s的时间内，对一个双离子晶体的所有六个集体模，在低于0.05（1）~量子的运动激发下，证明了交换操作。将这些技术扩展到三个离子，我们颠倒了三离子晶体的顺序，并重建了用于该操作的真值表，从而在逻辑基础上获得了99.96（13）\%的平均过程保真度。
2016-07-13 quant-ph
Microwave control of atomic motional states in a spin-dependent optical lattice
自旋相关的光学势允许我们使用微波辐射来操纵被捕获的中性原子的运动状态（Förster等人，2009 Phys. Rev. Lett. 103，233001）。在这里，我们更详细地讨论这种方法，将其与广泛使用的拉曼边带耦合方法进行比较。我们提供了一个简化的模型，边带冷却的自旋相关的潜力，我们讨论它的广义Lamb-Dicke参数。使用主方程形式主义，我们提出了一个定量分析的冷却性能为我们的实验，这可以推广到其他实验设置。我们还使用微波边带跃迁工程师的运动Fock态和相干态，我们设计了一种技术，用于测量准备状态的人口分布。
2013-02-25 physics.atom-ph quant-ph
Robust quantum logic in neutral atoms via adiabatic Rydberg dressing
我们研究了一种基于Rydberg封锁机制在两个中性原子量子比特之间实现受控Z（CZ）门的方案，该方案对原子运动引起的误差具有鲁棒性。通过对基态电子态进行绝热修整，我们可以防止由于原子热运动而产生的随机相位误差引起的门的退相干。此外，绝热协议允许无多普勒配置，其涉及$σ_+/σ_-$正交偏振几何结构中的反向传播激光器，这进一步减少了由于多普勒频移引起的运动误差。当阻断不完全时，双激发里德伯原子的偶极-偶极力对剩余运动误差起主导作用。对于合理的参数，量子比特编码到$^{133}$ Cs的时钟状态中，我们预测我们的协议可以在$<10$ $μ$ s中产生一个CZ门，错误概率为$10^{-3}$的数量级。
2015-02-23 quant-ph
Tunneling phase gate for neutral atoms in a double-well lattice
我们提出了一种新的双量子位相位门，用于实验实现的倾斜双阱光晶格中的超冷原子[Sebby-Strabley et al.，A { \bf 73} 033605（2006）]。这种晶格能够将原子对限制在双阱势的二维阵列中，其中可以对势垒高度和两个阱的最小值的能量差（称为"倾斜“）进行控制。四个最低的单粒子运动态由两对运动态组成，其中每对运动态都定位在中央势垒的一侧，允许限制在这样的晶格中的两个原子成为空间分离的量子位。我们提出了一个依赖于时间的方案来操纵倾斜诱导隧穿振荡产生碰撞相位门。数值模拟表明，这种门可以实现高保真度。
2007-12-12 quant-ph
High-fidelity non-adiabatic dark state gates for neutral atoms
Zentrum für Optische Quantentechnologien, Universität Hamburg（汉堡大学光学量子技术中心）；The Hamburg Centre for Ultrafast Imaging, Universität Hamburg（汉堡超快成像中心，汉堡大学）；UTC Quantum Center, University of Tennessee, Chattanooga（田纳西大学查塔努加分校UTC量子中心）
本文提出利用量子最优控制实现高保真的非绝热暗态门，以中性原子量子处理器中实现快速且鲁棒的双量子比特门操作。
2026-11-03 quant-ph
Probing unitary two-time correlations in a neutral atom quantum simulator
一般来说，测量幺正演化的量子力学两时间关联是具有挑战性的。在最近的一篇论文[P。Uhrich { \em等人}，物理学\修订版~ A { \bf 96}，022127（2017）]，已经指出该任务的相当大的简化发生在自旋- $1/2$晶格模型中，将这种测量带入这种模型的最先进或不久的将来的量子模拟器的范围内。在这里，我们讨论了在量子气体显微镜或微阱阵列的两个时间相关的测量方案的实验实施的挑战。我们提出了一个修改后的测量协议，减轻这些挑战，我们严格估计的准确性的协议，通过Lieb-Robinson界限。在这些界限的基础上，我们确定了一个参数制度，其中所提出的协议允许准确测量所需的两个时间的相关性。
2018-11-29 cond-mat.quant-gas quant-ph
Performance of quantum phase gates with cold trapped atoms
我们研究了在微阱中用冷中性原子实现的量子相位门的性能，当采用非谐陷阱时，有限温度的影响也被考虑在内。发现非谐性和温度都对量子门的性能造成限制。我们提出了一个定量分析的问题，并表明，相位门具有高品质的性能，目前或在不久的将来在实验室中实现的实验值。
2003-12-08 quant-ph
Motional Kerr-Cat States of an Atom in an Optical Tweezer
JILA, NIST and University of Colorado（JILA、美国国家标准与技术研究院和科罗拉多大学）；Department of Physics, University of Colorado（科罗拉多大学物理系）；Center for Theory of Quantum Matter, University of Colorado（科罗拉多大学量子物质理论中心）；Joint Center for Quantum Information and Computer Science, NIST and University of Maryland（量子信息与计算机科学联合中心、美国国家标准与技术研究院和马里兰大学）；Joint Quantum Institute, NIST and University of Maryland（量子研究所、美国国家标准与技术研究院和马里兰大学）；Institut Quantique, Université de Sherbrooke（舍布鲁克大学量子研究所）
研究在光镊中单个中性原子量子化运动里实现薛定谔猫态，通过调制深度和位置展示奇偶性控制与可调非线性，建立自旋和种类无关的控制框架，且编码对陷阱频率波动有鲁棒性，为量子纠错码和量子增强传感提供途径。
2026-07-22 physics.atom-ph quant-ph
Erasure-cooling, control, and hyper-entanglement of motion in optical tweezers
本文提出与原子种类无关的擦除冷却以制备光镊原子运动基态，并实现运动态相干操控、电路中间读出检测及运动—光学量子比特超纠缠。
2025-05-22 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Scalable $W$-type entanglement resource in neutral-atom arrays with Rydberg-dressed resonant dipole-dipole interaction
虽然里德堡封锁制度提供了自然的设置创建$W$型纠缠冷中性原子，它在这里表明，这种类型的可扩展的纠缠资源，甚至可以在完全不同的物理环境下获得。更准确地说，扭曲$W$态的一个特殊实例--即$π$ -扭曲态--可以在具有里德伯修饰共振偶极-偶极相互作用的冷中性原子的一维阵列中进行设计。特别是，它在这里示出，这是可能的，即使当一个（穿着）里德伯激发耦合到原子的运动自由度在各自的，近谐波的光学偶极微陷阱，这是量子化成色散（零维）玻色子。对于从相关内部原子跃迁的非共振修整激光器的特别选择的（“最佳点”）失谐，里德伯修整量子位的期望的$π$ -扭曲$W$状态是在相关参数的宽窗口中的系统的有效激发-玻色子哈密顿量的基态。同时通过等于单玻色子能量的间隙与其它本征态分离，该$W$态可以使用拉比型驱动协议来制备。相应的准备时间是独立的系统的大小和几个数量级短于相关的原子态的有效寿命。
2021-02-09 quant-ph
Bosonic Quantum Error Correction with Neutral Atoms in Optical Dipole Traps
本文理论研究了在光偶阱中性原子振动模式中实现GKP玻色子码的制备与纠错，比较光镊与光晶格，发现后者利于编码，并通过数值模拟验证了实验可行性。
2025-02-27 quant-ph
Sustaining high-fidelity quantum logic in neutral-atom circuits via mid-circuit operations
Hefei National Laboratory for Physical Sciences at the Microscale and Department of Modern Physics, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学现代物理系及微观尺度物质科学国家实验室）；Shanghai Branch, CAS Center for Excellence in Quantum Information and Quantum Physics, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学中科院量子信息与量子物理学前沿卓越中心上海分部）；Shanghai Research Center for Quantum Sciences（上海量子科学研究与创新中心）
本文提出了一种中性原子电路的可持续框架，通过中间电路操作维持高保真量子逻辑，实现了多次操作轮次中门保真度的稳定提升。
2026-03-02 physics.atom-ph quant-ph
Motional ground-state cooling of single atoms in state-dependent optical tweezers
本文提出一种利用频率啁啾依次寻址红边带跃迁的新型激光冷却方案，在态依赖光镊中实现$^{88}$Sr单原子运动基态冷却，无需魔幻阱条件，并可用于原子阵列组装及分子、离子体系。
2023-08-01 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Creating squeezed and non-classical collective motional many-body states through stroboscopic Rydberg dressing
Institut für Theoretische Physik and Center for Integrated Quantum Science and Technology, Universität Tübingen（蒂宾根大学理论物理研究所与集成量子科学技术中心）；Institute for Applied Physics, University of Bonn（波恩大学应用物理研究所）；RIKEN Center for Quantum Computing (RQC)（理化学研究院量子计算中心）；Physikalisches Institut and Center for Integrated Quantum Science and Technology, Universität Tübingen（蒂宾根大学物理研究所与集成量子科学技术中心）；School of Physics and Astronomy and Centre for the Mathematics and Theoretical Physics of Quantum Non-Equilibrium Systems, The University of Nottingham（诺丁汉大学物理与天文学学院及量子非平衡系统数学与理论物理中心）
提出一种利用频闪激发里德堡态耦合原子运动的方法，集体压缩原子间位移模式，减少距离波动至运动真空态以下，并产生具有维格纳负性的非经典态，有望提高量子门保真度和用于量子增强计量。
2026-06-17 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Quantum Walks With Neutral Atoms: Quantum Interference Effects of One and Two Particles
我们报道了在状态相关的光晶格中中性原子量子行走实验的最新进展。我们展示了一种新的状态相关的输运技术，使两个自旋选择子晶格的控制在一个完全独立的方式。这种传输技术使我们能够进行基于违反Leggett-Garg不等式的单粒子量子干涉的测试，最近，我们还探测了冷却到运动基态的中性原子的双粒子量子干涉效应。这些实验为研究强相互作用、不可区分粒子的离散时间量子行走奠定了基础，从而证明了中性原子的量子元胞自动机。
2015-11-11 physics.atom-ph quant-ph
Motional refocusing for trap-off Rydberg gates
Technion - Israel Institute of Technology（以色列理工学院）；Weizmann Institute of Science（魏茨曼科学研究所）
该研究开发了一种仅通过可编程捕获光强度切换的运动重聚焦协议，可消除关阱里德伯门的释放-再捕获循环加热，抑制剩余加热并实现无加热的中性原子门。
2026-08-06 physics.atom-ph quant-ph
Single Atom Cooling by Superfluid Immersion: A Non-Destructive Method for Qubits
我们提出了一个方案，通过将系统浸没在超流体中来冷却限制在光晶格中的中性原子的运动态。原子的运动被超流体中激发的产生所阻尼，在适当的条件下，原子的内部状态保持不变。因此，这种方案可以用来冷却用于非破坏性地编码一系列纠缠量子比特的原子。在可实现的参数范围内，冷却到基态的速率被发现是足够大的实验中是有用的。
2003-08-25 cond-mat quant-ph
High momentum entanglement of cold atoms generated by a single photon scattering
利用光子在两原子间的成对散射机制，提出了一种通过单光子散射和探测实现两个超冷中性原子间运动态高度纠缠的新方案.在一定的条件下，可以得到任意数量的纠缠。
2008-01-15 quant-ph
One- and two-dimensional quantum walks in arrays of optical traps
提出了一种新的实现中性原子在微光阱阵列或光晶格中离散时间量子行走的方法。我们分析了位置空间中的一维行走，硬币，控制量子行走器位移的额外量子位自由度，实现为空间离域量子位，即，硬币也在位置空间中被编码。我们分析了量子行走对温度和实验缺陷的依赖性，如陷阱位置的抖动。最后，结合空间非定域量子比特和超精细量子比特，我们给出了一个在二维正方形晶格上实现量子行走的方案，并且可以实现不同的硬币算符.
2005-05-09 quant-ph
Perfect initialization of a quantum computer of neutral atoms in an optical lattice of large lattice constant
我们提出了一个基于大晶格常数光晶格中的中性原子的量子计算机初始化方案。我们的重点是发展一个紧凑的计划，以制备一个完美的光晶格的简单正交结构的单位占有率。压缩是通过连续应用两种类型的操作来完成的：改变原子内部状态的翻转算子和沿着晶格主轴移动原子的移位算子。我们提出了实现这些操作的物理机制，我们研究了原子运动加热的影响。我们进行了分析的压缩方案的复杂性，并表明，它的规模与每行的晶格的晶格位点的数量呈线性关系，从而显示出良好的缩放行为与量子计算机的大小。
2003-07-10 quant-ph
The Quantum Speed Limit of Optimal Controlled Phasegates for Trapped Neutral Atoms
研究了光学势场中超冷原子的受控相门。成形的激光脉冲驱动基态和电子激发态之间的跃迁，在电子激发态中，原子受到长程1/R^3相互作用。我们充分考虑了这种相互作用，并使用最优控制理论来计算脉冲形状。这使我们能够分别确定获得高保真度所需的最小脉冲持续时间和选通时间T。我们精确地分析了速度限制因素，我们发现门时间要么是由激发态的相互作用强度限制，要么是由陷阱中的基态振动运动限制。后者需要通过脉冲来解决，以便完全恢复门端原子的运动状态。
2011-03-30 quant-ph
Microwave Control of Atomic Motion in Optical Lattices
我们通过驱动俘获势空间偏移的自旋态之间的微波跃迁来控制光晶格中中性原子的量子力学运动。以纳米精度控制这种偏移允许调节不同运动状态之间的耦合强度，类似于可调节的有效Lamb-Dicke因子。这是用于有效的一维边带冷却单个原子的振动基态人口的97%，并驱动任意对振动状态之间的相干拉比振荡。我们进一步表明，微波可以驱动最大偏移，浅晶格中的运动状态之间的良好分辨的过渡，从而在原则上允许长距离量子输运的相干控制。
2009-09-03 physics.atom-ph quant-ph
Taming Recoil Effect in Cavity-Assisted Quantum Interconnects
本文提出了一种分析模型，用于评估远程纠缠生成协议中的运动诱导不保真度，并探讨了在不良腔 regime 和地态冷却条件下抑制反冲效应的方法，为实现高保真度量子网络提供理论支持。
2025-03-25 physics.atom-ph quant-ph
Raman cooling imaging: Detecting single atoms near their ground state of motion
我们演示了通过连续拉曼边带冷却过程中散射的光对中性原子成像。我们检测单原子被困在光镊，同时保持一个显着的运动基态分数。提出的技术提供了一个框架，单原子分辨成像的一个广泛的类原子物种。
2014-07-22 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Coherence of a dynamically decoupled single neutral atom
长量子比特相干性和有效的原子-光子耦合对于量子通信的高级应用是必不可少的。保持相干性的一种技术是动态解耦，其中采用周期性的重聚焦脉冲序列来减少系统与环境的相互作用。实验研究了光囚禁、自旋极化的$^{87}$ Rb原子的动力学退耦。我们使用两个磁敏感的$5S_{1/2}$塞曼能级，$\lvert{F=2,\ m_{F}=-2}\rangle$和$\lvert{F=1,\ m_{F}=-1}\rangle$作为量子比特状态，通过闭合的光学跃迁将$\lvert{F=2,\ m_{F}=-2}\rangle$耦合到$5P_{3/2}$激发态$\lvert{F'=3,\ m'_{F}=-3}\rangle$的可能性。在动态解耦技术中，随着更多的重聚焦脉冲，我们设法将相干时间从38（3）$μ$ s延长到两毫秒以上。我们还观察到重聚焦后原子的运动态与量子比特相干性之间存在很强的相关性，这可以作为测量基础来解决捕获参数。
2020-03-18 quant-ph
Ion Trap in a Semiconductor Chip
对孤立原子的电磁操纵导致了物理学的许多进步，从激光冷却和冷气体的玻色-爱因斯坦凝聚到单个原子离子的精确量子控制。将电磁阱的尺寸提高到微米级的工作，保证了更高水平的控制和可靠性。与用于限制中性原子的“芯片阱”相比，具有相似尺寸和功耗的离子阱提供了更高的限制力，并允许在单原子水平上进行无与伦比的控制。此外，离子微阱在微型质谱仪阵列、紧凑型原子钟以及最显著的大规模量子信息处理器的发展中具有极大的兴趣。在这里，我们报告的微米级离子阱，使用半导体微机电系统（MEMS）技术制造在单片芯片上的操作。我们限制，激光冷却，并测量加热的一个单一的111镉+离子在一个集成的射频陷阱蚀刻从掺杂砷化镓（GaAs）异质结构。
2006-01-09 quant-ph
Microfabrication techniques for trapped ion quantum information processing
量子力学原理可以用来处理信息（QIP）。在一种方法中，被捕获的激光冷却离子量子位（两级量子系统）的线性阵列被限制在分段的多区电极结构中。QIP的离子阱方法需要在具有许多捕获区的电极结构中捕获和控制许多离子。我研究了用于捕获、传输和耦合大量离子的结构的微加工。使用24Mg+ I证明了在由硼掺杂硅制成的微陷阱中的区域之间的加载和运输。本文介绍了离子阱的基本原理、适用于QIP工作的硅基阱的特性以及用于离子阱的装置和阱的特性。微加工指示适合非专家包括在内。测量了离子运动加热。<<>>使用MEMS技术，我建立了一个硅微机械振荡器，并演示了一种方法，以减少其最低阶的机械模式的动能，通过电容耦合到一个驱动的射频（RF）振荡器。冷却由RF电容力引起，相对于悬臂运动相移。通过将7kHz基模从室温冷却到45K来证明该技术。<<>>我还讨论了使用三个铍离子量子比特的半经典量子傅里叶变换（QFT）的实现。QFT是许多量子算法中的关键步骤，包括Shor算法，一种整数因式分解的量子方法，比已知最快的经典因式分解算法快指数。该演示结合了QIP的可扩展离子阱架构的关键要素。
2010-08-12 physics.atom-ph quant-ph
Fast and Coherent Transfer of Atomic Qubits in Optical Tweezers using Fiber Array Architecture
Wuhan Institute of Physics and Mathematics, Innovation Academy for Precision Measurement Science and Technology, Chinese Academy of Sciences（中国科学院精密测量科学与技术创新研究院武汉物理与数学研究所）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）
本文提出一种利用光纤阵列架构实现原子量子比特快速且相干转移的方法，通过控制陷阱深度实现静止与移动陷阱间的平稳振幅交换，从而在低热噪声下实现高保真度的量子比特转移。
2026-04-09 quant-ph
An atom-by-atom assembler of defect-free arbitrary 2d atomic arrays
利用光镊捕获的大规模可控原子阵列是量子工程应用的一个非常有前途的平台。然而，到目前为止，只有无序阵列已被证明，由于非确定性负载的陷阱。在这里，我们展示了满载，二维阵列的多达50个微陷阱，每个包含一个原子，并安排在任意的几何形状的准备。从最初较大的，半满矩阵随机加载的陷阱，我们获得用户定义的目标阵列在单位填充。这是通过实时控制系统和移动光镊来实现的，光镊根据阵列中原子的初始分布执行一系列快速原子移动。这些结果打开了令人兴奋的前景量子工程与中性原子在可调几何。
2016-07-11 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Colloquium: Trapped ions as quantum bits -- essential numerical tools
被囚禁的激光冷却的原子和离子是量子系统，可以通过实验以前所未有的精度控制。由于对运动和内部自由度的控制，这些量子系统可以用一个众所周知的哈密顿量来描述。在这次座谈会上，我们提出了强大的数值工具的外部控制的运动和内部状态的被困中性原子的优化，明确适用于被困激光冷却离子在分段离子阱的情况下。然后，我们深入研究解决逆问题，优化离子的捕获电位时。我们的介绍是补充量子力学处理的波包动力学的被困离子。有效的数值求解时间无关和时间相关的问题。利用量子最优控制技术实现了对运动波函数的整形和对量子门的优化。所提出的数值方法也可以用来获得一个直观的理解量子实验与囚禁离子在个人计算机上进行虚拟模拟实验。代码和可执行文件作为补充在线材料提供（http：//kilian-singer.de/ent）。
2010-06-15 quant-ph
A Quantum Interface Between Neutral-Atoms and Trapped-Ions Quantum Registers
Weizmann Institute of Science（魏茨曼科学研究所）
研究中性原子与囚禁离子量子寄存器间的量子接口，提出并分析方案，通过光镊与保罗阱势实现里德堡囚禁，增强原子 - 离子极化相互作用，实现对MS门的条件控制，为确定性原子 - 离子混合量子门和量子接口建立实用途径。
2026-07-24 physics.atom-ph quant-ph
Cooling a single atom in an optical tweezer to its quantum ground state
我们报道了在光镊中单个中性原子冷却到三维振动基态的过程。在采用拉曼边带冷却数十毫秒后，我们通过边带光谱测量了~ 90%的三维基态占据。我们进一步观察到囚禁原子的自旋和运动态的相干控制。我们的演示表明，一个光镊，形成一个简单的紧密聚焦的光束，创建足够的限制有效的边带冷却。这种基态中性原子的来源将有助于许多量子模拟和逻辑应用，需要一个多功能的平台来存储和操纵超冷的单个中性原子。例如，这些结果将改善目前研究原子-光子耦合和里德伯量子逻辑门的光镊实验，并可能提供新的机会，如快速生产单偶极分子或在镊子阵列中进行量子模拟。
2012-11-29 physics.atom-ph quant-ph
