Entanglement-assisted atomic clock beyond the projection noise limit
我们使用量子非破坏测量产生自旋压缩态，并在10^5个冷铯原子云中产生纠缠，并首次在原理验证实验中运行通过自旋压缩超过投影噪声极限而改进的原子钟。对于10 μ \s的时钟询问时间，实验表明与原子投影噪声极限相比，信噪比提高了1.1 dB。
2010-03-21 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
A Lorentz-invariant look at quantum clock synchronization protocols based on distributed entanglement
最近的工作提出了一种可能性，即量子信息理论技术可用于非本地同步原子钟。量子时钟同步的一种算法要求在同步双方之间分配纠缠的纯单态。这种远程纠缠分布通常会在分布式单态中产生相对相位误差，然后需要异步纯化。我们提出了一个完全相对论分析的QCS协议，这表明异步纠缠纯化是不可能的，因此，建议QCS计划仍然是不完整的。我们讨论了可能的研究方向，在量子信息理论，这可能导致一个完整的，工作QCS协议。
2000-10-27 quant-ph
Phase Mapping of Remote Clocks Using Quantum Entanglement
最近，我们已经展示了如何通过测量由电磁场激发的二能级原子系统的两个态中的任一个的布居来确定电磁场的相位，通过所谓的布洛赫-西格特振荡，该振荡由同向和反向旋转激发之间的干涉产生。在这里，我们将展示如何在不传输任何定时信号的情况下创建简并纠缠，可以用来传送此相位信息。这种相位隐形传态过程可以应用于实现远程时钟的绝对相位映射。
2002-09-10 quant-ph
Clock synchronization using maximal multipartite entanglement
我们提出了一个多方量子时钟同步协议，使最佳利用的最大多体纠缠的GHZ型状态。为了实现该协议，不同版本的最大纠缠本征态的集体能量产生的局部变换，区分不同的分组的缔约方。如果所有各方共享其本地时间相关测量的结果，则可以访问纠缠态对本地时钟之间的时间差的最大灵敏度。协议的效率进行评估的统计误差估计的时间差和性能的协议相比，以前提出的替代协议。
2012-06-19 quant-ph
Frequency Locking Via Phase Mapping Of Remote Clocks Using Quantum Entanglement
最近，我们已经展示了如何通过测量由电磁场激发的二能级原子系统的两个态中的任一个的布居来确定电磁场的相位，通过所谓的布洛赫-西格特振荡，该振荡由同向和反向旋转激发之间的干涉产生。在这里，我们将展示如何在不传输任何定时信号的情况下创建简并纠缠，可以用来传送此相位信息。该相位隐形传态过程可以被应用于实现远程振荡器的频率锁定，从而促进同步远程时钟的过程。
2002-09-10 quant-ph
Spin waves and Collisional Frequency Shifts of a Trapped-Atom Clock
我们用空间非均匀脉冲激发自旋波，并研究了囚禁$^{87}$ Rb的芯片级原子钟的频移。超精细跃迁的密度相关频移模拟了费米子s波碰撞频移，包括光晶格钟的频移。当自旋极化在陷阱中振荡时，频移反转，并且取决于第二个拉姆齐脉冲的面积，表现出预测的超出平均场的频移。数值和分析模型说明了观察到的行为。
2012-07-04 physics.atom-ph quant-ph
Clock Synchronization for Drone-Based Entanglement Quantum Key Distribution
针对无人机纠缠QKD受SWaP和移动性限制的时钟同步难题，提出融合GNSS纳秒授时与纠缠定时校正的协议，在动态自由空间信道中实现24 ps RMS同步。
2025-06-09 quant-ph
Positioning and clock synchronization through entanglement
提出了一种利用纠缠和压缩光来确定一方的位置和同步远处时钟的方法。一个精度增益超过类似的协议，采用经典的资源被证明和量子密码定位的应用程序，它只允许可信方学习的位置，无论必须本地化。被认为是一个有损耗的通道和不完善的光电探测的存在。讨论了利用部分纠缠态的优点。
2002-01-11 quant-ph
Generation of 10-GHz clock sequential time-bin entanglement
这封信报告了电信波段的顺序时间仓纠缠光子对产生的重复率为10 GHz的双极化反向质子交换锂离子交换波导的模式解复用的基础上。利用上转换单光子探测器，在不扣除偶然噪声的情况下，我们观测到了85.32%的双光子干涉条纹可见度，这在量子信息和量子纠缠研究中有着广泛的应用。
2007-09-18 quant-ph
Entanglement-based clock syntonization for quantum key distribution networks. Demonstration over a 50 km-long link
本文提出在基于纠缠的QKD链路中利用成对光子的时间相关性同步远程铷时钟，在48公里光纤上实现7 kbps密钥交换且时钟偏移低于12 ps，比传统协议所需硬件更少。
2025-01-28 quant-ph
Asymmetric delay attack on an entanglement-based bidirectional clock synchronization protocol
我们演示了一个时钟同步协议，试图检测篡改的同步通道使用偏振纠缠光子对的攻击。该协议依赖于对称信道，其中传播延迟不依赖于传播方向，用于正确推导时钟之间的偏移--这种情况可以用光学循环器来操纵，光学循环器依赖于静态磁场来打破传播电磁场的互易性。尽管在一组循环器内引起了极化变换，但我们的攻击在成功逃避检测的同时在时间同步中产生了错误。
2019-07-23 quant-ph
Entanglement of quantum clocks through gravity
在广义相对论中，时空图像为每一条世界线指定了一个理想时钟。在理想状态下，由于这些时钟的引力效应被忽略，并且根据一个时钟的时间流不会受到附近世界线上时钟的影响。然而，如果时间是从操作的角度来定义的，它是遵循广义相对论和量子力学原理的物理时钟的指针位置，那么这样的图景至多是一种方便的虚构。具体地说，我们表明，广义相对论质能等价意味着时钟之间的引力相互作用，而能量本征态的量子力学叠加导致一个非固定的度量背景。仅基于这两个原则在这种情况下成立的假设，我们证明了时钟必然会通过时间膨胀效应纠缠在一起，最终导致单个时钟的相干性丧失。因此，由单个时钟测量的时间并没有被很好地定义。然而，广义相对论的时间概念在经典的时钟极限中得到了恢复。
2017-03-08 quant-ph
Quantum methods for clock synchronization: Beating the standard quantum limit without entanglement
我们介绍的时钟同步方法，利用非简并二能级量子系统的绝热交换：滴答量子比特。涉及N个独立量子比特与频率$ω$的交换的方案给出了按比例缩放为$(ω\sqrt{N})^{-1}$的同步精度，即，作为标准量子极限我们介绍了一种协议，该协议利用N个相干交换的频率$ω$的一个量子位，导致的精度，规模为$(ωN)^{-1}\log N$。该协议在不使用纠缠的情况下超越了标准量子极限，我们认为这种缩放是量子力学允许的时钟同步的基本极限。我们分析了这些协议的性能时，使用一个有损信道。
2005-10-04 quant-ph
Ensemble master equation for a trapped-atom clock with one- and two-body losses
针对囚禁原子钟，建立了包含单体和两体损耗的系综密度矩阵模型。一个被捕获的原子钟主要是受一个和两个身体的损失，一般给人口的非指数衰减，然而，三体复合也定量分析，以证明其实际意义的边界。强调了单体损失的重要性，如果没有它，将观察到种群捕获行为。该模型是通过实验参数表示的衰减常数。它可以补充，例如，ISRE（相同自旋旋转效应）模型，以改善其预测：ISRE显著地增加了系综相干时间，因此它使人们能够观察到两体损失对干涉测量对比度包络的影响。所提出的模型是有用的拉姆齐干涉测量，并准备立即在现有的系统中进行实验验证。
2016-09-16 cond-mat.quant-gas quant-ph
Entanglement distribution modeling with quantum memories in a global and local clock system
Carleton University（卡尔顿大学）
该研究提出一种基于全局与局部时钟系统的创新模型，通过自主模拟算法结合量子存储器随机建模，预测量子网络终端节点间的纠缠分布，为量子网络模拟器平台提供有力补充。
2026-08-07 quant-ph
Magic wavelengths for lattice trapped Rubidium four-level active optical clock
从$5s_{1/2}$基态抽运到$6p_{1/2}$态后，铷四能级主动光钟将建立$6s_{1/2}$和$5p_{1/2,3/2}$之间的布居数反转。本文计算了晶格俘获激光引起的交流斯塔克频移，它是晶格俘获铷原子四能级有源光钟时钟跃迁频移的主要原因。发现了几个能形成所需光晶格俘获势的魔波长。通过选择合适的俘获激光强度和线宽，估计了由俘获激光交流斯塔克位移引起的时钟跃迁的分数频率不确定度小于10^-18
2012-07-18 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Beyond-Ten-Hour Coherence in a Decoherence-Free Trapped-Ion Clock Qubit
Tsinghua University（清华大学）；Beijing Academy of Quantum Information Sciences（北京量子信息科学研究院）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）；Renmin University of China（中国人民大学）
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。
2026-03-20 quant-ph
Deterministic spin-photon entanglement from a trapped ion in a fiber Fabry-Perot cavity
高效网络节点的开发是实现量子网络的关键要素，量子网络有望实现分布式量子计算或可证明安全通信等强大功能。我们报告的量子网络节点的实现使用内基于光纤的法布里-珀罗腔的捕获离子。我们表明，在$ 91.2(2) $ \，\%的高保真度之间的被困Yb-离子和光子发射到谐振腔模式的确定性纠缠的产生。对于$ 2.5 \cdot 10^{-3}$的Single Shot，我们实现了产生和检测纠缠的成功概率，导致62，Hz的纠缠速率。
2020-05-18 quant-ph
Field test of entanglement swapping over 100-km optical fiber with independent 1-GHz-clock sequential time-bin entangled photon-pair sources
在真实世界中实现与独立源的长距离纠缠交换对未来的量子网络和量子理论的基础研究都具有重要意义。目前，已经实现了几十公里地下光纤的示范。然而，未来的应用需要更长的距离和更复杂的环境进行纠缠交换。我们利用两个独立的1GHz时钟顺序时间仓纠缠光子对源，开发了几个自动稳定控制，并成功地实现了超过100公里的光纤链路，包括盘绕，地下和悬挂光纤纠缠交换的现场测试。我们的结果验证了这种技术在长距离量子网络和许多有趣的量子信息实验中的可行性。
2017-04-13 quant-ph
Entanglement in the dispersive interaction of trapped ions with a quantized field
在色散区研究了囚禁离子与腔场之间的模模纠缠。我们展示了如何一个简单的高斯相干态和postselection的初始准备可以用来产生运动的非局部介观态（NLMS）涉及在不同的陷阱中的离子。我们还研究了N阱离子团簇的动态斯塔克位移引起的纠缠。在这种情况下，所有的纠缠都是由于斯塔克位移对离子运动状态的依赖性，表现为每个离子和场之间的交叉克尔相互作用。
2007-04-18 quant-ph
Sudden death and long-lived entanglement of two three-level trapped ions
利用密度算符部分转置的负本征值研究了两个三能级囚禁离子与激光场相互作用系统中量子纠缠的动力学性质。与通常认为由于环境的原因可以观察到纠缠的破坏相反，我们发现斯塔克位移也可以在最初以可分离态或混合态制备的量子比特之间产生纠缠的突然死亡和长寿命纠缠。
2009-01-06 quant-ph
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。
2001-10-10 quant-ph
Entanglement dynamics of a strongly driven trapped atom
研究了被囚禁原子在两束激光驱动下的电磁诱导透明过程中，原子内部电子和外部振动自由度之间的纠缠。结果表明，复杂的纠缠动力学的基本特征可以追溯到朗道-齐纳分裂（避免交叉）的原子-激光场哈密顿量的频谱。我们进一步构造了一个有效的哈密顿量来描述自发发射过程引起的耗散下的纠缠行为。所提出的方法是适用于广泛的情况下，通过适当的激光场的电子和平移自由度的被困原子之间的纠缠控制。
2011-01-05 quant-ph
"Magic" radio-frequency dressing for trapped atomic microwave clocks
有人提出利用磁囚禁原子系综来提高微波钟的询问时间。为了减轻磁阱的扰动效应，采用近魔场配置，其中所涉及的时钟跃迁变得独立于原子的势能到一阶。然而，高阶效应是失相的主要来源，限制了该方法的性能。在这里，我们提出了一个简单的方法来消除能量依赖的第一和第二阶，使用弱射频敷料。我们给出了87Rb原子的修整频率、振幅和俘获场的值，并定量地研究了这些二阶幻数条件对系统参数变化的鲁棒性。我们的结论是，射频敷料可以抑制场诱导的失相至少一个数量级的典型实验参数
2015-02-10 physics.atom-ph quant-ph
Generation of spin-motion entanglement in a trapped ion using long-wavelength radiation
当驱动内部跃迁时，向捕获的离子施加磁场梯度允许长波长微波辐射对离子的运动产生机械力。我们使用单个捕获的\Yb{171} ~离子证明了这种耦合，并使用它来产生自旋和运动态之间的纠缠，这是使用这种场梯度来实现多量子比特操作的重要一步。
2014-11-13 quant-ph
In-Situ Differential-Light-Shift Cancellation for Trapped-Atom Clocks
Leibniz Universität Hannover（汉诺威莱布尼茨大学）；Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR)（德国航空航天中心）
本文提出一种原位方法消除由光学囚禁场引起的差分光移，通过同时探测不同囚禁强度的原子团，利用Ramsey光谱测量并外推至零强度极限，实现无光移频率的确定，适用于铷原子在时间平均势中的验证。
2026-10-23 physics.atom-ph quant-ph
Photon-Photon Entanglement with a Single Trapped Atom
进行了一个实验，其中一个单一的铷原子被困在一个高精细光学腔发射两个独立触发纠缠光子。纠缠是由原子介导的，其特征在于S=2.5的贝尔不等式违反，以及完整的量子态层析成像，导致保真度超过F= 90%。腔QED和捕获原子技术的结合使我们的协议具有内在的确定性-这是分布式量子网络节点之间产生可扩展纠缠的重要步骤。
2008-11-21 quant-ph
High fidelity entanglement of 43Ca+ hyperfine clock states
在使用奇数钙同位素43 Ca+的实验中，我们通过在这两个量子比特之间进行映射，将光学跃迁（光学量子比特）上的高保真纠缠操作的优点与超精细基态（超精细量子比特）中的两个“时钟”状态的长相干时间相结合。对于状态初始化，状态检测，全局量子比特旋转和映射操作，误差小于1%，而纠缠门增加了2.3%的误差。基于这些操作，我们在光学量子比特中创建了保真度为96.9（3）%的Bell态，并且在映射到超精细态时保真度为96.7（3）%。在后一种情况下，纠缠被保持96（3）ms，超过单个门操作的持续时间三个数量级。
2009-09-03 quant-ph
Ab initio quantum theory of mass defect and time dilation in trapped-ion optical clocks
本文从头推导了电磁束缚两粒子系统的相对论哈密顿量，应用于Paul阱冷离子，系统量子力学地处理了离子钟中的相对论频移，澄清了时间膨胀与质量亏损的作用。
2022-09-17 physics.atom-ph quant-ph
Modeling and control of entanglement dynamics in laser cooling of trapped atoms
讨论了电磁感应透明（EIT）激光冷却中囚禁原子内外自由度纠缠的动力学行为。结果表明，在充分的数值模拟的基础量子主方程中观察到的复杂的纠缠动力学的基本特征可以理解的两态模型的基础上的朗道-齐纳分裂的原子激光场哈密顿量。将该模型推广到一个有效的非厄米哈密顿量，该哈密顿量描述了由自发发射过程引起的纠缠衰变。我们还讨论了控制纠缠的方案，并证明了通过快速关闭驱动场，可以在被囚禁的原子上留下永久纠缠的印记。最后，我们指出了EIT冷却和基于速度选择相干布居囚禁的冷却方案中产生的纠缠之间的根本区别。
2011-08-01 quant-ph
Entanglement sudden birth of two trapped ions interacting with a time-dependent laser field
我们探索和发展的两个多层次的离子的数学。特别地，我们描述了两个三能级囚禁离子在一维谐振势中的量子纠缠的一些新特征，使得离子的质心运动的瞬时位置是明确的时间依赖性。通过求解系统的精确动力学，我们展示了如何生存的量子纠缠是由一个特定的选择的初始状态设置。
2009-01-11 quant-ph
Qutrit entanglement and joint multi-parameter estimation in an optical clock platform
Max-Planck-Institut für Quantenoptik（马克斯·普朗克量子光学研究所）；Munich Center for Quantum Science and Technology (MCQST)（慕尼黑量子科学与技术中心）；Peking University（北京大学）；Vienna Center for Quantum Science and Technology（维也纳量子科学与技术中心）；Atominstitut, TU Wien（维也纳工业大学原子研究所）；Fakultät für Physik, Ludwig-Maximilians-Universität（慕尼黑大学物理学院）；Collaborative Innovation Center of Extreme Optics, Shanxi University（山西大学极端光学协同创新中心）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）
本研究在光晶格钟平台中实验实现真实两qutrit纠缠，构建最优计量探针态与抗噪读出电路，联合估计双钟跃迁注入相位，其方差低于理想两能级单独传感阈值，为高维量子信息科学提供关键基础。
2026-08-07 quant-ph
Generation of long-living entanglement using cold trapped ions with pair cat states
在量子信息处理依赖于冷囚禁离子的情况下，分析了离子与场与猫对态相互作用中的纠缠熵。我们调查了一个长寿纠缠允许的瞬时位置的离子的质心运动是明确的时间依赖性。得到了系统算子的解析解。我们发现，不同的非经典效应出现在动力学的粒子数反转，取决于振动运动的初始状态。我们详细研究了纠缠度，并证明了如何输入对猫态启动长寿纠缠。这种长寿命纠缠随着数差$q$的增加而减弱。由于纠缠度量的性质，我们用另一种纠缠度量（高阶线性熵）来检验结果。
2006-03-27 quant-ph
A route to observing ponderomotive entanglement with optically trapped mirrors
两个失谐激光束的辐射压力可以创建一个稳定的陷阱悬腔镜，在这里，它示出了这样的配置纠缠的输出光场通过与镜子的相互作用。在腔内，光机械系统也可以变得纠缠。纠缠度的量化频谱使用对数负。纠缠生存在实验上可达到的制度克级质量的热噪声在室温下。
2008-03-27 quant-ph
Stability of a trapped atom clock on a chip
我们提出了一个紧凑的原子钟询问超冷87 Rb磁捕获在原子芯片上。很长的相干时间持续自旋自重相使我们能够询问原子过渡与85%的对比度在5秒拉姆齐时间。该时钟在1 s时表现出$5.8\times 10^{-13}$的分数频率稳定性，并且可能在不到一天的时间内集成到$1\times10^{-15}$范围内。对7个噪声源的详细分析解释了测量的频率稳定度。原子温度的波动（0.4 nK的一枪一枪）和偏移磁场的波动（$5\times10^{-6}$的一枪一枪的相对波动）是主要的噪声源，连同本地振荡器，其被30%的占空比降级。分析表明，技术改进将在未来的第二代设置中实施。结果表明，在原子芯片实验中可以达到的技术控制的显着程度。
2015-06-29 physics.atom-ph quant-ph
Multipartite entanglement purification for three-level trapped atom systems
提出了一种利用光子法拉第旋转实现多体三能级原子纠缠对纠缠纯化的方案。在这种EPP中，多体原子纠缠态可以通过一些单光子的作用得到纯化。该协议利用光子法拉第旋转来实现受控非门的功能。纯化后的多体原子纠缠态可以保留，并可以重复使用，以达到更高的保真度。
2012-10-26 quant-ph
An efficient scheme for the deterministic maximal entanglement of N trapped ions
提出了一种制备N个二能级囚禁离子最大纠缠态的方法。该方法是确定性的，并且与阱中的离子数量无关。它涉及到一个受控的非同时作用于所有的离子通过分散的相互作用。我们探讨了我们的高精度频率标准的计划的潜在应用。
1998-11-10 quant-ph
Extended coherence time on the clock transition of optically trapped Rubidium
光阱系综对于频率测量和量子存储器是至关重要的，但通常由于不均匀的密度和光位移而遭受强烈的失相。我们证明了一个急剧增加的相干时间为21秒的磁场不敏感的时钟过渡的Rb-87应用最近发现的自旋自重相。这一结果证实了这种新机制的一般性质，从而表明它在原子钟和量子存储器中的适用性。对所有相关频移和噪声贡献的系统研究得出2.4E-11 x tau^（-1/2）的稳定性，其中tau是积分时间，单位为秒。基于一系列的技术改进，预计所提出的频率标准可以在一个潜在的更紧凑的设置中与微波喷泉钟的稳定性相媲美。
2011-03-11 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Tavis-Cummings model and collective multi-qubit entanglement in trapped ions
我们提出了一种方法来产生集体多量子比特纠缠通过全局寻址的离子链以下的Tavis-Cummings模型的指导方针，其中几个量子比特耦合到一个集体运动模式。我们表明，一个广泛的家庭的Dicke状态和辐照状态可以产生由单一的全球激光脉冲，unitarily或帮助适当的后选择技术。
2007-01-26 quant-ph
Optimal quantum control of multi-mode couplings between trapped ion qubits for scalable entanglement
我们展示了高保真纠缠量子门内的五个被困离子量子比特链最佳成形耦合到多个集体运动模式的光场。我们利用分段的光脉冲分别寻址量子比特，以可编程的方式构造多体纠缠态。这种方法实现了高保真度和快速量子门，其可以缩放到更大的量子位寄存器以用于量子计算和模拟。
2014-01-08 quant-ph
Entanglement and Tunable Spin-Spin Couplings Between Trapped Ions Using Multiple Transverse Modes
我们证明了可调自旋自旋耦合被困原子离子之间，介导的激光力的多个横向集体运动模式。在Yb离子基态超精细时钟态中存储的量子比特之间实现了$σ_x σ_x$型伊辛相互作用。我们展示了纠缠门和定制的自旋自旋耦合与两个和三个被困离子。紧密间隔的横模的使用提供了与量子计算相关的一类新的相互作用，并且利用单晶中的大量离子进行模拟。
2009-05-02 quant-ph
Deterministic entanglement of two trapped ions
我们制备了两个囚禁离子的类钟单重态和三重态纠缠态的内态。与所有其他使用大质量粒子或光子的纠缠态的实验相反，我们以确定性的方式进行，按需产生纠缠态而不进行选择。纠缠态的确定性产生是大规模量子计算的重要前提。
1998-06-03 quant-ph
Dynamics of entanglement between two trapped atoms
研究了两个连续变量量子系统之间的纠缠动力学。该模型系统由两个原子在一个谐波势阱中通过简化的s波散射相互作用组成。我们表明，动态产生的纠缠以阶梯状的方式变化。此外，我们引入本地运营商，使我们能够违反贝尔CHSH不等式适应连续变量的情况下。关联呈现出非经典行为，几乎达到了量子力学的最大值。这是有趣的，因为这种相互作用所准备的状态与任何类似EPR的状态都非常不同。
2002-06-25 quant-ph
Autonomous multi-ion optical clock with on-chip integrated photonic light delivery
Sandia National Laboratories（桑迪亚国家实验室）；University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）；IonQ Inc.（IonQ公司）
本研究展示了一种自主多离子光学钟，通过芯片集成光子技术实现高稳定性的频率控制，为便携式量子传感器和计算机提供新架构。
2026-01-22 quant-ph
Protocol for Hybrid Entanglement Between a Trapped Atom and a Semiconductor Quantum Dot
我们提出了一个原子和固态系统之间的量子光学接口。我们证明了单个囚禁原子中的量子态与半导体量子点中的量子态可以通过它们与经典激光场的共同相互作用而纠缠。由此产生的散射光子的干涉和检测可以预示着不同的原子和固态量子比特的纠缠。我们开发了一个协议，可以成功，尽管在两个基于物质的量子位的辐射特性的显着不匹配。我们详细研究了一个特殊的情况下，这种接口适用于一个单一的捕获\Yb离子和腔耦合InGaAs半导体量子点。纠缠保真度和成功率被发现是强大的广泛的实验非理想效应，如色散失配，原子反冲，和多光子散射。我们的结论是，在现实的实验条件下，应该有可能产生这些互补量子比特系统的高度纠缠态。
2009-07-02 quant-ph
Quantum Repeaters based on Single Trapped Ions
我们分析了基于单囚禁离子的量子中继协议的性能。在每个节点处，嵌入到高精细度腔中的单个捕获离子发射单个光子，其偏振与离子状态纠缠。在位于两个节点中间的中心站对两个光子的特定检测预示着两个远程离子的纠缠。纠缠可以扩展到很长的距离，通过应用连续的纠缠交换操作的基础上的两个离子门操作，已经被证明具有高精度的实验。我们的计算表明，这种基于离子的量子中继器协议可实现的纠缠分布速率比基于原子系综存储器和线性光学的最知名方案可实现的速率高出几个数量级。主要原因是，对于被捕获的离子，纠缠交换操作是确定性地执行的，与线性光学每次交换的成功概率低于50%相反。该方案需要有效收集发射的光子，这可以用腔来实现，以及有效转换它们的波长，这可以通过受激参量下转换来完成。我们还建议如何实现时间复用，这提供了额外的显着的速度在纠缠分布，与被困离子。
2009-03-25 quant-ph
Improved estimate of the collisional frequency shift in Al$^+$ optical clocks
在原子钟中，背景气体粒子和被捕获离子之间的碰撞可以微妙地改变时钟跃迁的频率。这种效应的校正中的不确定性对捕获离子钟的总系统不确定性预算有重要贡献。使用一个非微扰的分析框架，开发了这个问题，我们估计的频率偏移Al $^+$离子时钟由于与氦和氢的碰撞。我们的计算显着改善的碰撞频移系数的不确定性，并表明，Al $^+$的碰撞频移为零的不确定性。
2019-09-11 physics.atom-ph quant-ph
High-fidelity entanglement between a trapped ion and a telecom photon via quantum frequency conversion
静止量子系统和飞行量子比特之间的纠缠是量子中继器网络的基本组成部分。它已被证明为被困离子，被困原子，钻石色心，或量子点。这些系统具有在蓝色、红色或近红外光谱区域中的过渡波长，而长距离光纤通信需要低损耗、低色散电信区域中的波长。将可见光/NIR波长的飞行量子比特与电信波段互连的一种成熟工具是量子频率转换。在这里，我们使用一个有效的偏振保持频率转换器连接854 $\,$ nm的电信O-波段在1310 $\,$ nm的演示之间的纠缠捕获$^{40}$钙$^{+}$离子和电信光子的偏振态与高保真度为98.2 $\pm$ 0.2 $\%$。99.75 $\pm$ 0.18 $\%$的偏振态转换过程保真度、26.5 $\%$的外部频率转换效率和仅11.4光子/s的转换诱导无条件背景的独特组合使转换器成为强大的离子-电信量子接口。
2018-04-19 quant-ph
Optimal Quantum Clocks
量子时钟必须满足两个基本约束。第一个是由其最大和最小能量本征值之间的差异给出的时钟的时间分辨率上的界限。第二个结论来自于Holevo关于在量子系统中可以编码多少经典信息的界限。我们表明，渐近的希尔伯特空间的时钟的维数趋于无穷大，这两个约束可以同时满足。这种最佳的量子时钟使用捕获离子的实验实现进行了讨论。
1998-12-01 quant-ph
Generation of continuous variable squeezing and entanglement of trapped ions in time-varying potentials
我们研究了线性阱中离子运动自由度的压缩和纠缠的产生，受限于时变和振荡势，由DC和AC分量组成。我们表明，高度的压缩和纠缠可以通过控制DC或AC捕获组件（或两者），并通过利用瞬态动力学的区域中的离子的运动是不稳定的，没有任何额外的光学控制。此外，我们调查的时间尺度上的潜力应该切换，以使操作是最有效的。
2009-04-27 quant-ph
Engineering steady entanglement for trapped ions at finite temperature by dissipation
本文提出了一种耗散的方法来制备两个囚禁离子在Lamb-Dicke极限下的最大纠缠态。通过用频率与离子跃迁共振的单色驻波激光脉冲和耦合到基态跃迁的微波场来处理被囚禁的离子系统，我们获得了两个粒子之间的有效耦合，这与声子数起伏无关。同时，利用辅助激光场将囚禁离子的亚稳态抽运到短寿命离子态，实现了囚禁离子的可控自发发射。将幺正过程与工程耗散相结合，可以产生一个确定的Bell态，而与系统的初始状态无关。此外，我们的结果表明，CHSH不等式可以违反广泛的退相干参数，即使在有限的温度。
2022-07-13 quant-ph
Quantum Telescopy Clock Games
我们认为时钟游戏制定的量子信息理论的框架内的任务，可以用来改善现有的计划的量子增强复制。学习恒星光子何时到达望远镜的问题被转化为一个抽象的游戏，我们称之为时钟游戏。提供了一种获胜策略，该策略涉及执行量子非破坏测量，该测量验证光子占据了哪些恒星时空模式，而不干扰相位信息。我们证明紧的纠缠成本上的下限需要赢得时钟游戏，与必要的纠缠位的数量等于被区分的时间箱的数量。这种纠缠成本的下限适用于任何旨在通过本地测量非破坏性地提取入射光子的时间仓信息的复制协议，我们的结果表明Khabiboulline等人的协议[ \text{Phys. Rev. Lett.} 123，70504（2019）]在纠缠消耗方面是最佳的。相位提取的全部任务也被认为是，我们表明，恒星相位的量子费舍尔信息可以实现本地测量和共享纠缠，而不需要非线性光学操作。随着辅助量子比特数量的增加，最佳相位测量渐近地实现，而如果允许非线性操作，则需要单个量子比特对。
2022-11-23 quant-ph
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。
2025-10-23 quant-ph
