对离子阱退相干的理解

带陷阱的二维量子随机游动的退相干

Decoherence in Two-Dimensional Quantum Random Walks with Traps

研究了具有随机分布陷阱的二维晶格中的量子无规行走。量子步行者的分布动态评估的情况下，阿达玛，傅立叶和格罗弗硬币，量子到经典的过渡被检查作为一个函数的密度的陷阱。结果表明，陷阱作为一个严重的和额外的量子退相干源。此外，非平凡的时间依赖性的步行者的概率分布的标准偏差被发现时，引入捕获缺陷。

囚禁离子动力学中宇称相关纠缠的退相干和鲁棒性

Decoherence and robustness of parity-dependent entanglement in the dynamics of a trapped ion

研究了囚禁离子的二维振动与两个基态超精细能级之间的纠缠，在一定条件下，这种纠缠依赖于初始振动量子的宇称。我们研究了这种量子相干性效应的鲁棒性与存在的非耗散源的退相干，和一个不完美的初始状态的准备。

光学和离子阱完整量子计算中压缩控制误差引起的退相干

Decoherence induced by squeezing control errors in optical and ion trap holonomic quantum computations

考虑到哈达玛门在光学和离子阱完整量子计算机上的特殊实现，我们研究了随机压缩控制误差引起的退相干。当控制噪声用Ornstein-Uhlenbeck随机过程建模时，我们得到了Hadamard门的保真度，并计算了最终态的纯度。我们证明，在矛盾的情况下的系统控制误差的随机导致退相干的最终状态。在小误差范围内，我们导出了门保真度与末态纯度之间的简单关系式。

离子阱参数波动时的退相干和保真度

Decoherence and fidelity in ion traps with fluctuating trap parameters

我们考虑两种不同类型的波动在离子阱的潜力：外部波动电场，这会导致统计运动（"摆动"）的离子相对于中心的陷阱，和波动的弹性常数，这是由于波动的交流分量的电位施加在保罗陷阱的离子。我们写下这两种情况下的主方程，平均噪声，获得加热的离子的表达式。我们将我们的结果与以前的结果进行了比较，在离子阱中的远距离共振光阱和加热。波动的外部电场对量子门操作（受控非）的影响是确定的，并导出该操作的保真度。

由于laser强度和相位起伏引起的离子阱中的退相干

Decoherence in ion traps due to laser intensity and phase fluctuations

我们考虑一个源的退相干的单个囚禁离子由于强度和相位的波动，在激发激光脉冲。为了简单起见，我们假设所涉及的随机过程是白噪声过程，这使我们能够给出一个简单的主方程描述这个源的退相干。这个主方程在噪声上取平均，并且足以描述当内部运动和电子运动之间交换能量时探测电子布居中的振荡的实验结果。我们的结果是在很好的定性协议与最近的实验和预测的退相干率将取决于振动量子数在不同的方式取决于使用的振动激发边带。

囚禁离子量子位无退相干子空间中的量子门

Quantum gate in the decoherence-free subspace of trapped ion qubits

我们提出了一个几何相位门在一个无退相干子空间与囚禁离子。将量子信息编码在基态的塞曼子能级中，并与两个物理量子比特组成一个具有超长相干时间的逻辑量子比特。单量子位和双量子位操作以及线性离子晶体的传输和分裂允许一个鲁棒且无退相干的可扩展量子处理器。为了便于相位门的实现，我们同时在四个离子上采用一个拉曼激光场，即没有用于寻址的紧聚焦。在门操作期间和量子信息的传输期间都不留下无消相干子空间。

关于在受控离子链中径向局部声子跃迁的退相干研究

Study of decoherence in radial local phonon hopping within trapped-ion string

研究了受控离子链径向局部声子跃迁的退相干机制，通过测量跃迁衰减与阱参数的关系，揭示了非线性耦合对退相干的影响，为评估声子跃迁相干性提供了方法。

离子阱量子计算机中的振动退相干

Vibrational Decoherence in Ion-Trap Quantum Computers

退相干研究的一个有吸引力的建议，实际实现的量子计算机的基础上捕获的离子。重点讨论了离子振动引起的退相干，并与离子激发态的自发发射引起的退相干进行了比较。利用振动激发和离子内电子激发在时间尺度上的巨大差异，使计算变得易于处理。由于后者快了几个数量级，因此使用绝热近似将它们积分出来，并找到离子的电子态演化为不存在振动耦合时的包含概率P（t），以及离子演化为任何状态的概率。退相干时间是在零温度和任何数量的离子N在计算机中找到的。比较与自发发射退相干，并讨论了陷阱电压和其他参数应如何缩放与N的影响。

用消相干自由量子比特实现通用离子阱量子计算

Realization of Universal Ion Trap Quantum Computation with Decoherence Free Qubits

量子计算机与环境的任何残余耦合都会导致计算错误。将量子信息编码在所谓的无消相干子空间中提供了避免这些错误的手段。尽管在采用这种技术以数量级扩展存储器存储时间方面取得了巨大进展，但在这样的子空间内的计算一直很少。在这里，我们展示了实现一个通用的量子门的一组作用于消相干的离子量子比特。我们将这些门结合起来，在无退相干的可扩展量子计算机中实现了第一个受控非门。

光学和离子阱完整量子计算中压缩控制误差引起的退相干II

Decoherence induced by squeezing control errors in optical and ion trap holonomic quantum computations II

考虑Hadamard门在光学和离子阱完整量子计算机上的特殊实现，研究了随机压缩控制误差引起的退相干。当控制噪声采用Ornstein-Uhlenbeck随机过程时，我们解析地得到了Hadamard门的终态纯度和保真度。我们证明了纯度和保真度振荡取决于初始叠加态的选择。导出了门保真度与末态纯度之间的线性关系式。

退相干对相干驱动囚禁二能级原子辐射和压缩特性的影响

Effects of decoherence on the radiative and squeezing properties in a coherently driven trapped two-level atom

利用主方程，分析了相干驱动下共振腔中二能级原子的退相干效应对原子辐射和压缩特性的影响。研究了原子动力学以及辐射的压缩和统计特性。结果表明，无论进入腔中的相干辐射和热涨落的强度如何，原子在稳态时更多地停留在较低的能级。此外，强的外部相干辐射导致发射光谱的谱线分裂，而退相干使谱线宽度变宽，高度显著减小。研究还发现，尽管存在可能破坏量子特性的退相干，但辐射仍表现出光子反聚束、超泊松光子统计和压缩等特性.

磁微阱中冷原子气体的退相干

Decoherence of cold atomic gases in magnetic micro-traps

在考虑阱势激发态的情况下，推导了一个描述原子云在原子-芯片阱中退相干的模型。我们用这个模型来研究单个阱和一对阱的退相干，形成一个原子干涉仪的两个手臂。包括捕获电势的离散谱产生具有退相干速率$Γ$的退相干机制，其像$Γ\sim 1/r_0^4$那样随着从陷阱最小值到线的距离$r_0$而缩放。

囚禁离子量子计算中的退相干界

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。

剩余背景气体极化引起的囚禁离子的退相干

Decoherence in trapped ions due to polarization of the residual background gas

我们研究了振荡离子本身引起的剩余背景气体的极化对囚禁离子的阻尼和加热机制。通过与液氦中表面电子的物理类比推理，我们证明了在实验中观察到的拉比振荡的衰减9Be+可以归因于这里研究的极化现象。在我们的极化模型中还预测了拉比振荡阻尼对囚禁离子振动量子数的灵敏度。

用集体受激拉曼绝热通道无消相干制备囚禁离子的Dicke态

Decoherence-free preparation of Dicke states of trapped ions by collective stimulated Raman adiabatic passage

我们提出了一个简单的技术，用于产生任意大小的Dicke态的囚禁离子链。该方法使用两对延迟但部分重叠的激光脉冲来全局寻址整个链，以沿着多离子暗态设计集体绝热通道。我们的技术，这是一个多粒子的受激拉曼绝热通道（STIRAP）的推广，是消相干自由相对于自发发射和鲁棒性对实验参数的适度波动。此外，由于该过程非常迅速，在实际实验条件下加热的影响几乎可以忽略不计。我们预测，整体保真度的迪克状态的合成涉及十个离子共享两个激发应接近98%，目前可实现的实验参数。

内禀退相干对囚禁离子耦合光腔产生三重GHZ态的影响

Intrinsic decoherence effects on tripartite GHZ state generation using a trapped ion coupled to an optical cavity

我们分析了内禀退相干对产生三方GHZ态的概率的影响，使用一个冷的囚禁离子耦合到一个单模的腔场，并与共振激光场相互作用。求解Milburn方程，得到了密度矩阵随腔-离子耦合、激光-离子耦合以及幺正时间步长相对于系统参数确定的时间尺度的变化关系。从一个可分离态的系统出发，利用最近的实验报道的耦合强度，利用密度矩阵计算了三重GHZ态产生的几率。

三重态的退相干--囚禁离子与光腔的耦合

Decoherence of tripartite states - a trapped ion coupled to an optical cavity

研究了通过控制耦合到光腔中的囚禁二能级离子态获得的三量子比特系统的非耗散退相干。将环境模型化为一组互不相互作用的谐振子，得到了三重复合系统的态算符、产生最大纠缠GHZ态的几率和粒子数反转的解析表达式.可观测的指针是孤立量子系统的能量。耦合到环境的结果在指数衰减的非对角矩阵元素的状态运营商与时间以及相位退相干的组件状态。数值计算了不同系统环境耦合强度下GHZ态产生几率和粒子数反转的时间演化。利用负性作为纠缠度的度量，线性熵作为混合度的度量，分析了存在退相干时三体系统的纠缠动力学。

离子阱量子处理器中单量子比特退相干通道的 Petz 恢复映射

Petz recovery maps of single-qubit decoherence channels in an ion trap quantum processor

本文提出在离子阱中实现单量子比特退相干通道的精确状态特定 Petz 恢复映射，设计了仅需少量辅助比特和 CNOT 门的电路，并在现实噪声下模拟验证了其性能与先验知识要求。

离子阱量子计算机中的振动退相干

Vibrational Decoherence in Ion Trap Quantum Computers

分析了Cirac和Zoller提出的离子阱量子计算机中由于离子振动引起的退相干。利用光学离子内跃迁频率与振动模式频率之间的巨大差异，采用绝热近似法求出了任意温度T下的退相干时间。讨论了这种退相干时间与离子数的比例关系，并与自发发射的退相干时间进行了比较。

Paul阱中光跃迁和退相干的量子态工程

Quantum state engineering on an optical transition and decoherence in a Paul trap

在Paul阱中，单个Ca+离子以高达99.9%的概率被冷却到振动的基态。从这个福克州开始|n=0>我们证明了对光学跃迁的相干量子态操纵。在1.4ms内观察到多达30个拉比振荡。我们发现，在离子制备后，|n=1> Fock态。光态操纵的相干性只受激光和环境磁场涨落的限制。运动加热已被测量为低至190 ms内的一个振动量子。

光阱诱导退相干的直接测量

Direct measurement of the optical trap-induced decoherence

热退相干是大质量力学振子实现量子相干性的主要障碍。虽然光阱已被用来降低这种振荡器的热退相干率，但它也通过使振荡器受到由光场的频率波动引起的随机力来增加速率，从而对降低设置了基本限制。这类似于有源反馈系统中的噪声惩罚。在这里，我们直接测量的rethermalizaton过程中的初始冷却和光学捕获悬挂镜，并确定电流限制退相干率由于光阱。我们的实验研究的陷阱诱导退相干率将使未来的进展，在坏腔制度的基本量子力学的探测，如测试变形的双折射。

量子点中的退相干和量子干涉辅助电子俘获

Decoherence and Quantum Interference assisted electron trapping in a quantum dot

我们提出了一个理论模型的动力学的电子被捕获的消相干和量子干涉的手段在中央量子点（QD）的半导体纳米环（NR）的五个量子点（QD），在100和300 K之间。电子的动力学描述的主方程与紧束缚模型的基础上的哈密顿量，考虑到电子-LO声子相互作用（EMPPI）。基于这种配置，捕获电子而没有退相干的概率几乎为27%。与此相反，在100 K，200 K和300 K时，在退相干的情况下捕获电子的概率分别为70%，63%和58%。我们的模型提供了一种在室温下捕获电子的新方法。

量子二能级系统和类Kondo陷阱作为超导量子比特退相干的可能来源

Quantum two level systems and Kondo-like traps as possible sources of decoherence in superconducting qubits

讨论了约瑟夫森结量子比特中退相干的起源。我们发现，在周围的绝缘体的两个能级系统不能在小量子比特的噪声的主要来源。我们认为，电子陷阱中的约瑟夫森势垒与大库仑排斥会给噪声，同意在幅度和温度依赖性与实验数据。

低消相干量子总线上的长寿命存储量子比特

A long-lived memory qubit on a low-decoherence quantum bus

我们证明了长寿命的相干性，在内部超精细状态的一个单一的\Ca{43}捕获离子量子位$[T_2=1.2(2)\s]$，并在外部运动状态的一个单一的\Ca{40}捕获离子量子位$[T_2'=0.18(4)\s]$，在相同的设备。运动退相干速率与加热速率一致，其被测量为3（1）量子/秒。外部运动态的长相干时间对于在捕获离子量子比特之间执行高保真量子逻辑门是必不可少的。我们在\Ca{43}中观察到的内部状态$T_2$时间，以前没有被用作捕获离子量子比特，比基于\Ca{40}离子的物理量子比特长约1000倍。使用单个自旋回波脉冲来"重新定相“内部状态，我们可以在1个\s之后检测到无退相干，这意味着有效相干时间$T_2^{\mbox{\tiny SE}} \gtish 45\s$。这与该陷阱中\ish 1 \us的单量子位操作和\ish 10 \us的双量子位操作的时间尺度进行了比较。

基于无退相干子空间编码囚禁离子的量子中继器

Quantum repeaters based on trapped ions with decoherence free subspace encoding

量子中继器提供了一种有效的解决方案，可以在任意长的距离上分配贝尔对。虽然可扩展的架构对需要控制的量子比特数量有很高的要求，但在这里我们提出了一种量子中继器方案，旨在扩展当今量子通信的范围，该方案可以在不久的将来通过腔体中的捕获离子实现。我们专注于一个架构，其中离子-光子纠缠态是本地创建的，随后用线性光学处理，以创建离子-离子纠缠态的基本链接。这些链接，然后使用连续的纠缠交换操作确定性地使用离子-离子门在长距离上分布纠缠对。我们展示了如何实现这种架构，同时在无退相干子空间中编码量子比特，以保护它们免受集体退相。这导致了一种协议，该协议可以用于在假定现有技术参数的情况下在大约800 km的距离上违反贝尔不等式。我们将讨论如何在未来的设置中将其提高到数千公里。

Laser-free trapped-ion entangling gates with simultaneous insensitivity to qubit and motional decoherence

The dominant error sources for state-of-the-art laser-free trapped-ion entangling gates are decoherence of the qubit state and the ion motion. The effect of these decoherence mechanisms can be suppressed with additional control fields, or with techniques that have the disadvantage of reducing gate speed. Here, we propose using a near-motional-frequency magnetic field gradient to implement a laser-free gate that is simultaneously resilient to both types of decoherence, does not require additional control fields, and has a relatively small cost in gate speed.

Paul阱中离子的基态冷却、量子态工程和退相干研究

Ground state cooling, quantum state engineering and study of decoherence of ions in Paul traps

研究了$^{40}Ca^+$单离子在Paul阱中的量子信息处理。S $_{1/2}$电子基态和亚稳态D $_{5/2}$态的叠加被用于实现量子比特。S $_{1/2} \leftrightarrow$ D $_{5/2}$跃迁上的激光用于操纵离子的量子态。我们将边带冷却应用于离子，并以高达99.9%的概率达到振动的基态。从这个Fock态$|n=0>$出发，我们演示了相干量子态操纵。观察到大量的拉比振荡和ms相干时间。运动加热测量为低至一个振动量子在190毫秒。我们还报告了两个离子的基态冷却。

Adiabatic quantum dynamics under decoherence in a controllable trapped-ion setup

Suppressing undesired nonunitary effects is a major challenge in quantum computation and quantum control. In this work, by considering the adiabatic dynamics in presence of a surrounding environment, we theoretically and experimentally analyze the robustness of adiabaticity in open quantum systems. More specifically, by considering a decohering scenario, we exploit the validity conditions of the adiabatic approximation as well as its sensitiveness to the resonance situation, which typically harm adiabaticity in closed systems. As an illustration, we implement an oscillating Landau-Zener Hamilt…

基于两两相互作用的可扩展离子阱量子计算

Scalable Ion Trap Quantum Computation with Pairwise Interactions Only

提出了在消相干自由子空间（DFS）上仅用两个量子比特操作的通用离子阱计算。DFS是为集体退相模型构造的。编码的单量子位和双量子位逻辑运算通过Sorensen-Molmer相互作用实现。交替的两个特定的相位配置的控制场的有效哈密顿近似各向异性交换相互作用。这在一个逻辑量子比特到三个物理量子比特的适当编码上是通用的，这三个物理量子比特在集体退相干下也是DFS。

通过量子退相干模拟离子通道中的经典噪声

Mimicking Classical Noise in Ion Channels by Quantum Decoherence

本文通过自旋-玻色子模型和量子退相干理论模拟离子通道中的经典噪声，发现高跳跃速率下可重现经典噪声行为，支持离子通道需高速度实现高选择性的观点。

通过叠加阱实时追踪量子态坍缩/退相干

Tracking Quantum State Collapse/Decoherence in Real Time via a Superposition Trap

本研究提出一种名为叠加阱的新方法，利用量子连续性方程约束相干叠加态、让坍缩/退相干态逃逸，通过监测泄漏实时探测坍缩动力学，还给出了锶原子干涉仪的实现方案，为检验坍缩模型等提供新实验途径。

用离子阱平面转子探测转动退相干

Probing rotational decoherence with a trapped-ion planar rotor

本研究首次实验观测了转动退相干标度律，利用双离子阱平面转子制备角动量叠加态并测量退相干速率，结果与理论高度吻合，对转子量子应用具有重要意义。

无运动离子的可扩展离子阱量子计算

Scalable Ion Trap Quantum Computing without Moving Ions

研究了一种混合量子计算方案，其中混合量子比特由作为信息存储器的离子阱量子比特和作为量子处理器的固态电荷量子比特组成，通过超导腔连接。在本文中，我们扩展了我们以前的工作[1]，并研究了混合系统的退相干，耦合和可扩展性。本文计算了在激光辐射下，由于固体系统中电荷涨落和超导腔的耗散引起的离子-电荷耦合系统的退相干。设计了一种利用电荷量子比特的快速状态翻转来减少电荷噪声引起的退相干的门方案。我们还研究了一种超导开关，它被插入在腔和电荷量子比特之间，并提供量子比特之间的可调谐耦合。混合计划的可扩展性进行了讨论，在实现该计划的几个潜在的实验障碍。

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。

超越十小时的相干性在去相干自由的囚禁离子钟量子比特中

Beyond-Ten-Hour Coherence in a Decoherence-Free Trapped-Ion Clock Qubit

本文通过结合钟态量子比特与去相干自由子空间编码，实现了超过十小时的相干性，突破了传统技术限制，为可扩展的量子信息处理奠定了基础。

囚禁离子量子计算机中的核自旋量子比特

Nuclear spin qubits in a trapped-ion quantum computer

物理系统必须满足许多条件才有资格成为用于量子信息处理的有用量子比特（qubit），包括易于操作、长的退相干时间和高保真度读出操作。由于这些条件很难用单个系统来满足，因此可能需要组合不同的自由度。在这里，我们讨论了一个可能的系统，基于电子和核自旋自由度被困离子。核自旋产生长的退相干时间，而电子自旋在磁场梯度中提供有效的操纵，并且离子的光学跃迁确保选择性和有效的初始化和读出。

超导陷阱中磁偶极子的旋转量子隧穿

Rotational Quantum Tunneling of a Magnetic Dipole in a Superconducting Trap

研究超导陷阱中纳米磁体的旋转自由度的量子动力学，通过分析磁偶极子的磁化方向，发现磁陷阱产生的势垒阻碍自由旋转但允许隧穿，并识别出低温下剩余气体散射是主要的退相干机制，通过近似旋转对称性的粒子结构可保护旋转隧穿免受该机制影响，提出实验可行的参数范围以观察旋转隧穿。

利用工程库保护双离子纠缠态

Protecting entangled states of two ions by engineering reservoir

提出了一种实现两个二能级离子纠缠态局域无退相干演化的方案。对于耦合到一个强阻尼腔中的两个TL离子，我们可以利用工程库方案来获得一个无消相干子空间，该子空间可以由系统参数和库参数非线性地控制。从而实现了纠缠态的局域无退相干演化。并讨论了在非绝热相干演化下两离子的几何相位与纠缠度之间的关系。

快速离子输运中直流斯塔克效应引起的退相干和退相误差

Decoherence and dephasing errors caused by D.C. Stark effect in rapid ion transport

本文研究了在J. Res. Natl. 2003中提出的可扩展结构的囚禁离子量子计算机中，由于直流斯塔克效应引起的量子信息处理误差。斯坦。103，259（1998）和Nature 417，709（2002）。随着操作速度的增加，由于D.C.斯塔克效应引起的退相和退相干变得突出，因为施加大的电场以快速传输离子。我们估计退相干和退相效应的相对意义，发现后者是占主导地位的。我们发现，最小可能的失相是二次的飞行时间，和一个反立方的操作时间尺度。从这些关系式中，我们得到了无论离子沿哪条轨迹输运，由D.C.斯塔克效应引起的位移不再可以忽略的运行速度范围。在没有相位校正的情况下，量子比特可以在100微米长的陷阱上传输的最大速度，没有过度的误差，对于钙离子大约为10 ns，对于铍离子大约为50 ps。在实际应用中，由于累积误差难以跟踪和计算，本文给出了直流斯塔克效应对速度限制范围的估计。

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。

原子约瑟夫森结中退相干的抑制和增强

Suppression and enhancement of decoherence in an atomic Josephson junction

我们研究的作用，被困在一个双势阱（“玻色-约瑟夫森结“）的玻色气体的相互作用时，施加外部噪声和系统最初是离域的概率振幅相等的两个网站。噪声可能有两种影响：从陷阱中丢失原子，以及两个阱之间相对相位或数量差的随机偏移。相位噪声的影响被原子-原子相互作用和隧穿所减轻，使得退相速率可以减小到其单个原子值的一半。退相干由于数量噪声（这会引起波动的相对原子数之间的井）是相当大的增强的相互作用。一个类似的情况下，预测原子损失的情况下，即使从两个网站的损失率是相等的。事实上，相互作用将原子数（差异）中增加的不确定性转化为（相对）相位扩散，并降低了结上的相干性。我们研究了这些影响的相关参数，使用一个简单的模型的基础上的原子芯片设备的捕获潜力。这些结果提供了一个框架，用于映射的动态范围的障碍，为特定的应用程序，并设置了更复杂的电路（“atomtronics”）的阶段。

原子系综产生光子对过程中退相干的控制

Control of decoherence in the generation of photon pairs from atomic ensembles

我们报告了一项调查，以建立物理机制，负责退相干产生的光子对从原子系综，通过协议的段等。等人的长距离量子通信[Nature（London）414，413（2001）]，并提出了适当控制该过程所必需的实验技术。我们发展了一个理论模型详细的退相干过程中的实验与磁光陷阱。由陷阱磁场引起的基态的不均匀加宽被认为是退相干的主要机制。结合我们的理论分析，我们报告了一系列的测量来表征和控制我们的实验装置中的相干时间。我们利用共传播受激拉曼光谱直接获得系综的基态能量分布。这些光谱测量使我们能够以受控的方式关闭陷阱磁场，优化单光子测量的重复率。随着磁场关闭，我们然后测量非经典相关性的集合所产生的光子对的存储时间的函数的单个集体原子激发。我们报告的相干时间长于10微秒，对应于增加两个数量级相比，以前的结果在冷合奏。相干时间现在比激励脉冲的持续时间长两个数量级。将实验结果与理论计算结果进行了比较，两者吻合较好。最后，我们利用我们的理论设计方法来改善实验的光泵浦到特定的初始状态。

无退相干子空间中耦合腔系统的几何纠缠门

Geometric entangling gates for coupled cavity system in decoherence-free subspaces

提出了一种在无退相干子空间的耦合腔系统中实现两个逻辑量子比特的几何纠缠门的方案。每个逻辑量子比特由两个囚禁在单个腔中的原子编码，通过腔耦合和控制外部经典激光场来实现几何纠缠门。该方案基于耦合腔系统，允许量子计算的可扩展性，并放宽了对原子单独寻址的要求。

微加工表面离子阱中快速离子分离的最佳电极结构

Optimum electrode configurations for fast ion separation in microfabricated surface ion traps

对于具有捕获离子的许多量子信息实现，有效的穿梭操作是重要的。在这里，我们讨论了有效的分离和重组的离子在表面离子阱的几何形状。绝热穿梭操作的捕获离子的分离和复合的最大速度取决于捕获离子在该过程中经历的长期频率。在运输过程中，可以通过优化陷阱的几何形状来实现更高的长期频率。我们展示了如何在表面离子阱中的分段静电势电极的两种不同的安排，可以优化快速离子分离或重组过程。我们还解决了分离过程中的离子动力学的运动方程，并说明了重要的考虑因素，需要考虑到使过程绝热。

平面离子阱的实验研究

Experimental investigation of planar ion traps

Chiaverini等人[Quant.信息计算5，419（2005）]最近提出了用于离子阱量子计算的线性Paul阱几何结构，其将所有电极放置在平面中。这种平面离子阱与现代半导体制造技术兼容，并且可以按比例缩放以制造紧凑的多区阱。在本文中，我们提出了一个平面离子阱的实验实现，在15 Pa（0.1 μ m）的真空中，使用印刷电路板上的电极捕获数十个0.44微米直径的带电粒子的线性链。有了这些陷阱，我们解决的平面离子阱的陷阱深度低的问题，并开发控制电极的布局移动离子之间的陷阱区，而不会面临一些技术困难，涉及在原子离子阱实验。具体来说，我们使用一个陷阱与36个区域（77个电极）安排在一个十字架上，以证明负载从传统的四杆线性保罗陷阱，线性离子运动，分裂和加入离子链，并通过交叉点的离子运动。我们进一步提出了一个额外的直流偏置电极的陷阱，这增加了陷阱的深度显着，和一种新的平面离子阱的几何形状，产生一个二维晶格的点保罗陷阱。

双RF离子阱中量子态的输运和离子的分离

Transport of Quantum States and Separation of Ions in a Dual RF Ion Trap

我们已经研究了与双线性离子阱相关的离子动力学，其中离子可以存储在两个不同的位置之间并在两个不同的位置之间移动。这样的陷阱是用于设计离子系综的任意量子态的系统的构建块。具体而言，该阱是使用一系列互连离子阱的可扩展量子计算策略中的单位单元。我们已经在50个$μ$中以接近单位效率（$> 10^{6}$连续转移）和可忽略的运动加热在1.2 mm的陷阱位置之间转移离子，同时保持内部状态相干性。此外，我们已经将两个离子分离到两个不同的陷阱中。

双型量子存储器中无退相干子空间逻辑量子比特的长时间存储

Long-time storage of a decoherence-free subspace logical qubit in a dual-type quantum memory

本文在低温离子阱中实现双型多离子量子存储器，将无退相干子空间逻辑量子比特的相干时间提升至两小时以上，并展示了更好的可扩展性。

通过缓冲气体散射捕获玻色子的退相干：什么长度尺度重要？

Decoherence of trapped bosons by buffer gas scattering: What length scales matter?

我们提出并回答了一个关于量子退相干所涉及的长度尺度的基本问题：一个量子系统的两个部分在空间中相距多远，才能在一个共同的量子环境中使它们退相干，就好像它们是完全分开的一样？我们将这个问题具体地放在冷原子的背景下。在不同种类的热原子（“缓冲气体”）的环境分别对两种粒子数作出反应之前，两种玻色子的数量必须相距多远？这个长度尺度的初始猜测是缓冲气体的热相干长度，我们表明，一个标准的玻恩-马尔可夫治疗部分支持这个猜测，但只预测逆平方饱和的退相干率与距离，而不是更突然的高斯行为的缓冲气体的一阶相干。我们证实了这Born-Markov结果与更严格的理论，基于一个精确的解决方案的两个散射体散射问题，这也扩展了弱散射的结果。然而，最后，我们表明，当考虑到缓冲气体储层内的相互作用，突然饱和的退相干速率发生，指数的缓冲气体的平均自由程的长度尺度上。

微加工离子阱

Microfabricated Ion Traps

离子阱提供了研究基本量子系统的机会，具有高精度，与环境高度解耦。单个原子离子可以用电场控制和操纵，用激光冷却冷却到运动的基态，并使用光学和微波辐射进行相干操纵。微制造的离子阱具有允许更小的阱尺寸和更好的可扩展性的优点，这也使它们成为下一代量子技术的重要组成部分。在这里，我们提供了一个微型离子阱的原理和操作的介绍。我们展示了材料和电气方面的考虑，这是至关重要的设计这样的陷阱结构的概述。我们提供指导，在如何选择适当的制造设计，考虑不同的方法，制造的微离子阱和讨论以前实现的结构。我们还讨论了离子阱中离子的反常加热现象，这是离子阱小型化的一个重要因素。

基于离子阱量子计算和量子搜索算法的高效态制备

Efficient State Preparation via Ion Trap Quantum Computing and Quantum Searching Algorithm

利用离子阱量子计算和Grover的量子搜索算法，在离子阱中制备一个几率接近1的量子态.

一维简谐势阱中两个冷玻色子的精确动力学和退相干

Exact dynamics and decoherence of two cold bosons in a 1D harmonic trap

研究了一维谐振子势中两个超冷玻色原子相互作用的动力学。利用类δ势中粒子本征值问题的精确解，研究了两粒子初始可分态的时间演化。得到了相应的含时单粒子密度矩阵，并求出了对角化的单粒子轨道，从而研究了动力学过程中的退相干和纠缠的产生。然后将对应于最大本征值的轨道的演化与根据Gross-Pitaevskii方程的演化进行比较。我们发现，如果最初的质心和相对自由度纠缠，然后Gross-Pitaevskii方程无法再现确切的动力学和纠缠动态产生。我们强调，我们的研究预测可以在低隧穿极限的光晶格实验验证。

在表面电极离子阱中使用磁场梯度的离子的单独寻址

Individual addressing of ions using magnetic field gradients in a surface-electrode ion trap

微制造阱中的离子密集阵列代表了一种可能的方法来按比例放大离子阱量子计算。寻址单个离子的能力是这种方案的重要组成部分。我们证明了个体寻址的被困离子在一个微制造的表面电极陷阱，使用芯片上产生的磁场梯度。对于相隔5 μ m的两个离子，实现了310（2）kHz的频率分裂。选择性单量子位操作在两个捕获离子之一上进行，平均串扰为2.2+/-1.0%。通过自旋回波技术测量的相干时间不受场梯度的影响。

离子阱结构和新方向

Ion trap architectures and new directions

在过去的十年中，捕获离子技术在性能、鲁棒性和多功能性方面取得了进步。随着世界范围内捕获的离子群数量的增加，目前正在使用无数的阱架构。囚禁离子的应用包括：量子模拟，计算和网络，时间标准和量子动力学的基础研究。这种阱的设计是由这些不同的研究目标驱动的，但是一些普遍期望的性质已经导致了离子阱制造厂的发展。捕获离子可实现的出色控制和光子读出的能力，使量子网络利用远程离子节点之间的纠缠取得了进展。在这里，我们介绍了社区目前使用的陷阱架构的选择，并介绍了它们最显著的特征，确定了特别适合量子网络的特征。我们还讨论了我们自己的内部研究工作，旨在长距离捕获离子网络。

用于量子模拟的二维离子阱阵列的优化

Optimisation of two-dimensional ion trap arrays for quantum simulation

研究了用于囚禁离子量子模拟的二维晶格离子阱几何结构的优化问题。的几何形状进行了优化的最高比率的离子-离子相互作用率退相干率。为了计算这种阵列几何形状的电场，使用基于“Biot-Savart类定律”方法的数值模拟。在这篇文章中，我们将集中在正方形，六边形和中心矩形晶格的优化。一种方法，用于最大限度地提高了阵列的捕获网站的属性的均匀性，提出了一系列的大小的阵列。我们展示了多边形半径和分离尺度如何优化相互作用和退相干率之间的比率。最佳的多边形半径和分离的2D晶格被发现是一个函数的RF电压和驱动频率施加到阵列之间的比率。然后，我们提供了一个案例研究171 Yb+离子，以展示如何设计一个二维量子模拟器阵列。