Vacuum-field level shifts in a single trapped ion mediated by a single distant mirror
远镜导致激光激发原子中真空诱导的能级移动。这种效应已经用距离单个被捕获的钡离子25厘米的单个镜子测量。这种色散作用是反射镜的耗散效应的对应物，该耗散效应已经在较早的时候被示出影响离子的自发衰变的变化[J. Reynner等人，Nature 413，495-498（2001）]。根据[U. Dorner和P. Zoller，Phys.Rev.A66，023816（2002）]。观察到的偏离简单的色散行为归因于多层次的影响。
2003-10-24 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
Photon-mediated entanglement scheme between a ZnO semiconductor defect and a trapped Yb ion
我们提出了一个在囚禁离子和固态施主量子比特之间产生纠缠态的光学方案，通过该方案可以擦除两个系统发射的相同光子。所提出的方案利用了ZnO中In施主束缚激子与Yb $^+$中$^2P_{1/2}$到$^2S_{1/2}$跃迁之间的相似跃迁频率。相关离子状态的寿命比ZnO系统的寿命长6倍，导致发射光子的时间分布不匹配。失谐腔辅助拉曼方案用成形激光脉冲弱激发施主，以产生与Yb $^+$发射具有0.99时间重叠的光子，并将缺陷的发射部分地移向Yb $^+$跃迁。剩余的光子位移通过直流斯塔克效应完成。结果表明，采用弱激发方案，通过合理的参数，可以获得21 kHz的纠缠速率和94%的纠缠保真度。
2020-09-02 quant-ph
Photon-Mediated Quantum Gate between Two Trapped Neutral Atoms in an Optical Cavity
量子逻辑门是量子计算机的基本构建块。它们集成到量子网络中需要强的量子比特耦合到网络通道，这可以在腔量子电动力学中用中性原子和光子实现。在这里，我们证明了由飞行光子介导的长程相互作用在光子被反射的光学腔内的两个静止原子之间执行门。这一步在$2\,\mathrm{μs}$中执行门控。我们通过产生保真度为76（2）%的Bell态，展示了两个原子之间的纠缠操作。门也作为CNOT操作。我们证明了74.1（1.6）%的重叠观察到的和理想的门输出，由80.2（0.8）%的状态准备保真度的限制。由于原子被有效地连接到光子通道，我们的门为多量子位节点的量子网络和基于中继器的长距离量子网络中的纠缠分布铺平了道路。
2018-01-18 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
Photon transport mediated by an atomic chain trapped along a photonic crystal waveguide
从理论上研究了弱相干输入光场被耦合到一维光子晶体波导中的$Λ$型原子系综散射的输运性质。在我们的模型中，原子随机地位于晶格中沿晶轴。我们分析了由可调谐长程原子相互作用介导的透射光谱，并观察到最高能量下降。结果表明，最高能量凹陷位置与原子数有关，这为发射极-波导系统提供了一种精确的测量工具。我们还量化了高斯非均匀加宽和失相对透射光谱的影响，得出结论，最高能量的倾角是免疫的非均匀加宽和失相。此外，我们还研究了反射光场的光子-光子关联，并观察到了量子拍频。随着原子与光子晶体波导耦合的研究取得巨大进展，我们的研究结果有望在不久的将来在实验上实现。
2018-07-17 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
Improving trapped-ion-qubit memories via code-mediated error-channel balancing
针对囚禁离子量子比特存储器中退相干噪声偏置问题，提出利用两个重复码之间的信息传送进行纠错，仅需一个低保真度全局纠缠相位门即可将存储错误率降低最多两个数量级。
2023-05-30 quant-ph
Phonon-mediated spin-spin interactions between trapped Rydberg atoms
我们从理论上研究了在光镊中捕获的中性原子之间产生声子介导的自旋-自旋相互作用的可能性。通过激光将原子耦合到里德伯态，出现了集体运动模式。我们表明，这些可以用来调解有效的自旋-自旋相互作用或量子逻辑门的原子之间的类似方案中所采用的被困离子。特别是，我们采用里德伯敷料在一个新的计划，以诱导所需的相互作用，我们表明，它是可以复制的Mølmer-Sørensen纠缠方案的工作。莫默-索伦森门广泛用于使用捕获离子量子比特的新兴量子计算机中，目前具有任何正在考虑的量子门中最高的量子数。我们发现，即使在非零温度下，两原子态的相干时间演化的任意高保真度。
2020-08-31 physics.atom-ph quant-ph
Trapped-ion quantum logic gates based on oscillating magnetic fields
振荡磁场和场梯度可以用于实现单量子比特旋转和纠缠多量子比特量子门，用于捕获离子量子信息处理（QIP）。随着在微制造的表面电极陷阱的电流产生的字段，它应该是可能的，以实现门的速度是可比的光诱导门的离子晶体和电极表面之间的现实距离。磁场介导的门有可能显着减少开销的激光束控制和运动状态初始化相比，目前的QIP实验与捕获离子，并将消除自发散射，在激光介导的门退相干的基本来源。
2008-05-14 quant-ph
Cavity-mediated long-range interaction for fast multiqubit quantum logic operations
量子位之间的相互作用对于执行双量子位量子逻辑运算是必不可少的。然而，大自然只给我们在简单和可控的环境中的最近邻相互作用。在这里，我们提出了一种策略，通过与腔场的共同耦合来诱导两个原子实体之间的相互作用，这两个原子实体不一定是彼此的邻居。这通过一组两量子位操作促进了快速多量子位量子逻辑操作。这里提出的思想适用于各种基于原子的量子比特的量子计算方案，例如，捕获的离子，捕获在光学腔和光晶格中的原子。
2005-09-06 quant-ph
Spin-orbit coupling mediated photon-like resonance for a single atom trapped in a symmetric double well
本文通过周期调制拉曼激光强度，结合光子辅助隧穿与自旋轨道耦合，实现对称双阱中单原子的光子类共振，可诱导拉比振荡、抑制隧穿及自旋翻转，四能级模型解析结果与数值精确解高度吻合。
2024-07-22 quant-ph
Motion-light parametric amplifier and entanglement distributor
提出了一种利用腔场介导参量相互作用实现囚禁原子运动模与传播光场纠缠的方案。然后，我们表明，如果这个光场随后耦合到第二个遥远的原子通过腔介导的线性混合相互作用，它是可能的，从光束的纠缠转移到第二个原子的运动模式，以创建一个EPR型纠缠态的位置和动量的两个相距遥远的原子。
2002-03-28 quant-ph
Fast photon-mediated entanglement of continuously-cooled trapped ions for quantum networking
本文提出利用真空内高数值孔径物镜收集可见光子并干涉探测，实现钡离子量子比特的高保真纠缠，同时引入镱离子协同冷却，使纠缠速率达到每秒250次，为量子网络提供连续高效的纠缠源。
2024-07-03 physics.atom-ph quant-ph
Can Quantum Nonlocality be the Consequence of Faster-Than-Light Interactions?
本文探讨将 EPR 关联解释为超光速相互作用的结果，并提出通过打破主动与被动洛伦兹变换的等价性来避免因果悖论，同时简要分析该假设的反直觉后果。
2024-01-17 quant-ph
Einstein-Podolsky-Rosen Correlations of Ultracold Atomic Gases
Einstein，Podolsky & Rosen（EPR）指出，量子物体之间的相关性在这些物体停止相互作用后仍然存在。因此，它们的联合连续变量（CV），例如，它们的位置之差和它们的动量之和可以任意精确地指定，而不管它们的距离。EPR关联产生了两个基本概念：一个对象的量子态通过测量另一个对象的{ \em非定域"转向“}，以及它们的量子态的不可分离性（{ \em纠缠}）。EPR纠缠是量子信息和光与物质波的CV隐形传态的一种来源。它最近已被证明为{ \em集体} CV的遥远的热气体云，相关的相互作用与一个共同的领域。在这里，我们表明，集体CV的两种被困的超冷玻色子气体可以EPR相关（纠缠）通过{ \em固有的}相互作用的物种。这为这种系统的进一步QI应用铺平了道路，这种系统是耦合超导约瑟夫森结（JJ）的原子类似物。这项研究的先驱是在单个玻色子JJ中观察到量子关联（压缩）。
2010-09-14 quant-ph
Phonon-mediated quantum gates in trapped ions coupled to an ultracold atomic gas
针对超冷原子气体中囚禁离子的声子介导量子门，建立主方程揭示运动退相干与缓冲气体冷却机制，并提出通过调节原子-离子散射长度兼顾门操作和长期制冷。
2024-12-06 cond-mat.quant-gas quant-ph
Generation of field mediated three qubit entangled state shared by Alice and Bob
提出了一种利用Alice控制的腔体中的两个原子（量子比特A1和A2）与Bob（B）控制的远程实验室中的一个原子纠缠产生共享三重纠缠态的方案.这种纠缠是通过囚禁原子与两个腔共享的双模压缩光场相互作用产生的。所提出的方案是文献[W.儿子，M。S. Kim，J. Lee，and D. Ahn，J.Mod.Opt.49，1739（2002）]，其中检查了使用二分连续变量状态纠缠两个远程量子比特的可能性。当整体负性检测三原子混合态的自由纠缠时，束缚纠缠则由态算符的纯态分解计算的负性检测。通过三原子混合态的选择性部分换位计算的部分负性检测了量子比特对A1B、A2B和A1A2的两两纠缠。发现三原子的纠缠是类W纠缠，没有产生类GHZ量子关联。
2009-01-22 quant-ph
Any-to-any connected cavity-mediated architecture for quantum computing with trapped ions or Rydberg arrays
我们提出了一个硬件架构和协议，用于连接包含在一个光腔中的许多本地量子处理器。该方案与囚禁离子或里德伯阵列兼容，并通过单光子传输通过腔分配纠缠来实现任意两个量子比特之间的隐形传态门。即使对于中等质量的腔，预示也能实现高保真纠缠。对于由线性链中的捕获离子组成的处理器，具有现实参数的单个腔每隔几$μ$ s就成功地传输光子，使得在200 $μ$ s中包含总共500个量子比特的20个离子链的任意对任意纠缠成为可能，其中，分辨率和速率仅受本地操作和离子读出的限制。对于由里德伯原子组成的处理器，我们的方法完全连接了数千个中性原子的大阵列。我们的架构所提供的连接性可以使用多个重叠腔扩展到数万个量子位，扩展了NISQ时代算法和哈密顿模拟的能力，并实现了更强大的高维纠错方案。
2021-09-23 physics.atom-ph quant-ph
Integrated photonic structures for photon-mediated entanglement of trapped ions
该研究分析了与离子阱单片集成的光子结构，用于收集离子发射光子并耦合操控，验证其性能可匹敌传统自由空间光学，指出集成光子学可支撑可扩展囚禁离子量子信息分发系统。
2024-10-08 physics.atom-ph quant-ph
High-fidelity remote entanglement of trapped atoms mediated by time-bin photons
本研究通过时间箱光子介导实现了远程囚禁原子量子比特存储器间的高保真纠缠，利用基于测量的错误检测和抑制原子反冲误差，达到97%的纠缠保真度，并证明超过99.9%的保真度是可行的。
2024-06-03 physics.app-ph physics.atom-ph quant-ph
Programmable quantum simulations of bosonic systems with trapped ions
本文提出一种利用囚禁离子晶体中的声子进行玻色系统量子模拟的互补方法，通过囚禁离子自旋激发介导，实现对密集玻色耦合图的高度可编程控制，适用于玻色采样及长程玻色与自旋-玻色哈密顿量模拟等难题。
2022-07-27 physics.atom-ph quant-ph
Generating Einstein$\unicode{x2013}$Podolsky$\unicode{x2013}$Rosen correlations for teleporting collective spin states in a two dimensional trapped ion crystal
本文提出利用声子介导相互作用在二维离子晶体中构建EPR关联，以实现不同核自旋子系统间集体自旋态的连续变量量子隐形传态，并证明在几十至几百离子阵列中可实现多种自旋态的高保真度传态。
2024-05-29 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
Sympathetic cooling of a trapped proton mediated by an LC circuit
有效冷却被捕获的带电粒子对于许多基础物理实验、高精度计量学和量子技术都是必不可少的。到目前为止，交感冷却需要近距离的库仑相互作用，但人们一直希望将激光冷却技术带到宏观分离的陷阱中的粒子，将量子控制技术扩展到以前无法到达的粒子，如高电荷离子，分子离子和反物质。在这里，我们展示了一个单一的质子使用激光冷却Be+离子在空间上分离的潘宁陷阱的交感冷却。陷阱由超导LC电路连接，该电路能够在9 cm的距离内进行能量交换。我们还展示了冷却的宏观LC电路的谐振模式与激光冷却的离子和交感神经冷却的一个单独被困的质子，达到远低于环境温度的温度。值得注意的是，由于这种技术只使用图像电流相互作用，它可以很容易地应用于反质子实验，促进提高物质-反物质比较和暗物质搜索的精度。
2021-08-29 physics.atom-ph quant-ph
Ion-mediated interaction and controlled phase gate operation between two atomic qubits
本文提出离子-原子混合量子系统模型，利用里德伯激发实现离子介导的远距离原子间相互作用，并演示了保真度97%的双量子比特受控相位门。
2024-12-09 quant-ph
Sensitivity to thermal noise of atomic Einstein-Podolsky-Rosen entanglement
我们研究了在旋量玻色-爱因斯坦凝聚体中利用自旋变化碰撞来证明大质量粒子的Einstein-Podolsky-Rosen（EPR）纠缠的前景。Gross等人[Nature 480，219（2011）]最近尝试了这样的证明，其使用被捕获在光晶格势中的Rb-87原子的凝聚物。对于在（F，m_{F}）=（2，0）超精细态中初始制备的凝聚体，在m_{F} =+-1态中没有布居，我们预测在海森堡测不准极限以下，推断的正交方差的乘积有显著的抑制，这意味着强EPR纠缠。然而，当在m_{F} =+-1状态中存在小的（当前不可检测的）热布居n_{th}的情况下发起碰撞时，这种EPR纠缠丢失。对于包含150至200个原子的凝聚体，我们预测的上限n_{th} ~1，可以容忍在这个实验之前，EPR纠缠丢失。
2013-06-16 cond-mat.quant-gas quant-ph
Quantum Logic Between Distant Trapped Ions
囚禁原子离子由于其长的囚禁时间、良好的相干性以及对原子内部态的精细控制而被证明是实现量子计算的最有希望的候选者之一。将离子（量子存储器）与光子（距离链路）集成为大规模量子计算和长距离量子通信提供了一条独特的途径。在这篇文章中，我们提出了一个详细的审查的实验实现的预示光子介导的量子门之间的远程离子，并雇用这个门执行之间的距离约为一米的两个离子之间的隐形传态协议。
2009-07-10 quant-ph
Trapped ion quantum computation with transverse phonon modes
我们提出了一个方案，实现量子门上的任何一对被困离子沉浸在一个大的线性晶体，利用相互作用介导的横声子模式。与传统的方法相比，基于纵向声子模式，该计划是不太敏感的离子加热和Lamb-Dicke限制以外的热运动由于在横向方向上的更强的限制。这种增益的代价只是适度增加激光功率，以达到相同的门速度。我们还展示了如何实现任意速度的量子门与横向声子模式的基础上简单的整形的激光脉冲。
2006-01-23 quant-ph
Trapped Ion Quantum Information Processing with Squeezed Phonons
被囚禁的离子为量子计算和模拟提供了一个原始的平台，但提高它们的相干性仍然是一个关键的挑战。在这里，我们提出并分析了一种新的策略，以增强相干相互作用的囚禁离子系统通过参数放大的离子的运动-通过压缩集体运动模式（声子），它们介导的自旋-自旋相互作用可以显着增强。我们通过展示它如何增强对量子精密测量有用的集体自旋态，以及它如何提高多离子系统中两个量子比特门的速度和保真度来说明这种方法的力量，这是可扩展的捕获离子量子计算的重要成分。我们的结果也直接相关的许多其他物理平台，其中自旋相互作用是由玻色子介导的。
2019-01-05 quant-ph
Cooling the motion of a trapped atom with a cavity field
我们从理论上分析了原子在高精细度光学谐振腔中的冷却动力学。通过适当定制的散射过程来实现冷却，其中原子偶极跃迁将腔光子散射到谐振器外部的电磁场中，或者将受激发射执行到腔模式中，然后通过腔镜消散。我们确定的参数制度中，原子的质心运动可以冷却到基态的外部陷阱。我们预测，特别是，高cooperativities介导的原子跃迁的干扰效应可能会导致更高的效率。的动力学进行了比较与冷却动力学的被困原子内的谐振器中研究[物理评论快报。95，143001，（2005）]，其中原子而不是腔由激光场驱动。
2012-11-07 quant-ph
Quantum interference structures in trapped ion dynamics beyond the Lamb-Dicke and rotating wave approximations
本文应用波包方法研究了强激发态下的离子阱系统，既不采用旋波近似，也不采用Lamb-Dicke近似。通过这种方法，我们表明存在的限制相空间演化的状态，作为一个真正的后果之间的量子干涉波包分数。这种状态的一个特殊实例在组成子系统之间的最大纠缠和纯解纠缠之间振荡。特征交叉时间是非常迅速的，使它们适合EPR或薛定谔猫态的状态准备。在较长的时间内，这些国家的动态表现出良好的解决分数的自相关，反转和纠缠的复苏模式。
2008-05-16 physics.atom-ph quant-ph
A high-fidelity method for a single-step $N$-bit Toffoli gate in trapped ions
条件多量子比特门是复杂量子算法的关键组成部分。在最近的工作中，Rasmussen等人（Phys. Rev. A 101，022308）提出了一种用于原型多量子位门（Toffoli门）的有效单步方法，该方法基于控制量子位之间的伊辛相互作用和目标量子位上的适当驱动场的组合。囚禁离子是实现这种方法的天然平台，因为声子介导的伊辛相互作用已在越来越大的离子晶体中得到证实。然而，这些相互作用和门所需的驱动场的同时应用导致量子位和离子运动之间的不期望的纠缠，降低了门保真度。在这项工作中，我们提出了一个解决方案的基础上绝热开关这些声子介导的伊辛相互作用。我们研究了不完美的基态冷却的影响，并使用自旋回波技术来消除不必要的相位积累在可实现的结晶度。对于耦合到线性晶体所有轴向模的门，我们计算了高的双折射率（$>$ 99%）$N$ -量子比特旋转，其中$N=$ 3-7离子冷却到它们的运动基态，并且门时间低于1 ms。对于大晶体获得的高结晶度也可以使门与$N$ -量子比特Toffoli门的门分解的多步变体竞争，代价是需要离子晶体的基态冷却。
2020-10-16 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
Long-range Ising interactions mediated by $λϕ^4$ fields: probing the renormalisation of sound in crystals of trapped ions
自相互作用标量量子场论（QFT）的生成泛函，其中包含所有有关的实时动力学和散射实验的相关信息，可以映射到一个集合的多粒子纠缠的两能级传感器通过干涉协议，利用一组特定的源函数。虽然一个典型的重点是脉冲三角洲样的来源，因为这些直接访问$n$点费曼传播，我们在这项工作中，使用始终在谐波源可以大大简化感测协议。在一个特定的制度，有效的实时动态的量子传感器可以描述的量子伊辛模型与远程耦合，其范围和强度包含所有相关信息的重整化的QFT，现在可以提取在没有多体纠缠。我们提出了一个详细的分析，这种传感协议可以是相关的描述量子化声波的捕获离子晶体附近的结构相变，打开一个新的路线，以避免相关的renormalisation的声音的长波长QFT。
2021-06-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas hep-lat
A stroboscopic approach to trapped-ion quantum information processing with squeezed phonons
在捕获离子量子信息处理中，自旋（量子比特）之间的相互作用由离子晶体的集体运动模式介导。虽然有许多不同的实验策略来设计这种相互作用，但它们都面临着可实现的相干相互作用强度的技术和基本限制。一般来说，获得强相互作用和快速门是一个持续的挑战。在这里，我们扩展以前的工作[物理。112，030501（2019）]，并提出了一种通过离子运动的参数放大来增强捕获离子系统中相互作用强度的一般策略。具体来说，我们提出了一个频闪协议，使用交替应用的参数放大和自旋运动耦合。在与以前的工作相比，我们表明，目前的协议可以导致更大的增强的相干相互作用，随着门时间呈指数增长。
2019-07-16 quant-ph
EPR Paradox,Locality and Completeness of Quantum Theory
量子理论（QT）和新的随机方法对于单个测量或对于针对被捕获的离子、电子或任何其他单个物理系统观察到的事件的单个时间序列没有确定性预测。QT具有概率性质的预测适用于各种实验结果的统计分布。概率分布不是骰子的属性，而是整个随机实验的特征：“掷骰子”。两个随机变量X和Y之间的统计长程相关性并不能证明这些变量之间存在任何因果关系。此外，任何用来描述随机实验的概率模型都只与一个告诉随机实验必须如何进行的特定协议相一致，从这个意义上说，量子理论是一种统计的、关联的现象理论。在本文中，我们将详细讨论这些重要主题。此外，我们还从历史的角度讨论了Bell和CHSH不等式证明中所使用的各种先决条件，得出结论：在自旋极化相关实验中违反这些不等式既不是QT的完备性的证明，也不是QT的非定域性的证明。QT是否是可预测的完整的问题仍然是开放的，它应该通过对实验数据的仔细和非传统的分析来回答。通过使用各种非参数纯度检验和其他为研究时间序列的精细结构而发明的特定统计工具，更详细地分析现有的实验数据就足够了。正确理解QT的统计和上下文特征对量子信息和量子计算有着深远的影响。
2007-10-18 quant-ph
Atom-mediated effective interactions between modes of a bimodal cavity
我们展示了一个工程有效的双模腔中的两个模式之间的相互作用的过程。我们的系统由一个或多个二能级原子组成，由经典场激发，与两种模式相互作用。这两个有效哈密顿量分别具有类似的分束器和二次分束器相互作用形式。我们还证明了非线性哈密顿量可以用来制备纠缠相干态，也称为多维纠缠相干态，它是一种重要的纠缠源。我们发现，考虑到N个独立的原子被困在一个高精细光学腔中，非线性相互作用参数可以得到增强。
2011-11-09 quant-ph
Efficient approach for quantum sensing field gradients with trapped ions
介绍了一种利用两个耦合谐振子作为量子探针来探测空间变化场的量子传感方案。我们讨论了一个物理实现的传感技术与两个被困离子耦合通过库仑介导的声子跳跃。我们的方法依赖于使用本地化的离子振荡和内部状态的被困离子，允许测量空间变化的电场和磁场之间的耦合。首先，我们讨论了一种绝热传感技术，它能够简单地通过测量离子自旋布居来检测非常小的力差。我们还表明，绝热方法可以用于检测磁场梯度，它是独立的磁偏移。第二，我们发现强自旋声子耦合可以提高对力和相位估计的灵敏度。我们量化的灵敏度方面的量子费舍尔信息，并表明，它发散接近临界耦合。
2017-09-08 quant-ph
Laser cooling of a trapped particle with increased Rabi frequencies
本文分析了单个粒子在简谐阱中的冷却问题，采用了比以往文献中更少的近似。我们避免了原子激发态的绝热消除，但仍然对Lamb-Dicke参数$η\ll 1$感兴趣。我们的研究结果表明，拉比频率的冷却激光器可以选择高于先前假设的，从而增加了有效的冷却速率，但{\em不}影响冷却过程的最终结果。由于激光冷却已经是一个完善的实验技术，本文的主要目的是提出一个模型，可以扩展到更复杂的情况下，如腔介导的激光冷却。
2011-10-14 quant-ph
Correlated motion of two atoms trapped in a single mode cavity field
研究了被囚禁在远场的两个原子在受驱动的驻波高Q光学谐振腔中的运动。即使没有任何直接的原子-原子相互作用，原子也通过它们对腔内场的位置依赖性影响而耦合。对于足够好的捕获和低的腔损耗，原子运动变得显著相关，并且两个粒子优先以90度的相对相移在它们的阱中振荡。相关性的出现严重限制了腔的冷却效率，将可实现的温度提高到多普勒极限。相关性的物理起源可以追溯到空腔介导的交叉摩擦，即一个粒子上的摩擦力取决于第二个粒子的速度。选择适当的操作条件允许工程这些长程相关性。此外，这种交叉摩擦效应可以为遥远的被困云的共振冷却提供基础。
2004-04-27 quant-ph
Photon loss effects on light-mediated non-Gaussian entangled Bose-Einstein condensates projecting with different photon measurement outcomes
本文研究光子损耗退相干下光介导原子 BEC 的纠缠，利用 TESR 与 IWOP 得到损耗信道精确密度矩阵，并比较多种纠缠判据的检测效果。
2025-01-11 quant-ph
Fast energy transfer mediated by multi-quanta bound states in a nonlinear quantum lattice
利用玻色子的广义哈伯德模型，研究了非线性量子晶格中的能量转移，着重讨论了局域非线性和非局域非线性之间的相互作用。对于一个强的局部非线性，它表明，在一个网站上创建的v量子激发的孤子带所形成的束缚态涉及v量子被困在同一网站上。能量首先在一个显著的时间尺度上定位在激发位点上，然后沿着晶格缓慢地离域。当增加非局域非线性时，发生更快的动力学并且能量沿着晶格更快地传播。然而，量子数越大，动力学就越慢。然而，它表明，当非局部非线性达到临界值，晶格突然支持一个非常快的能量传播的动力学几乎是独立的量子的数量。能量通过特定的束缚态转移，所述束缚态由涉及被捕获在一个位点上的v-p量子和被捕获在最近的相邻位点上的p量子的状态的叠加形成，其中p=0，...，v-1这些束缚态表现为独立的量子，它们表现出对非线性不敏感的动力学，并由单量子跳跃常数控制。
2006-05-03 cond-mat.other quant-ph
Quantum amplification of boson-mediated interactions
量子物体之间强而精确控制的相互作用对于量子信息处理、模拟和传感以及奇异量子物质的形成是必不可少的。耦合弱相互作用的量子物体的一个公认的范例是使用辅助玻色子量子激发来调解相互作用。重要的例子包括原子之间的光子介导的相互作用，超导量子位，钻石中的色心，以及被困离子之间的声子介导的相互作用，以及光学和微波光子之间的相互作用。玻色子介导的相互作用原则上可以通过玻色子通道的参数驱动来放大;驱动不需要直接耦合到相互作用的量子对象。该技术已被提出用于各种量子平台，但迄今为止尚未在实验室中实现。在这里，我们实验证明了放大玻色子介导的相互作用之间的两个捕获离子量子比特的参数调制的捕获势。放大提供了高达3.25倍的相互作用强度增加，通过测量两个量子比特纠缠门的加速验证。这种放大技术可以用于任何量子平台，其中玻色子通道的参数调制是可能的，使得能够探索新的参数制度和增强的量子信息处理。
2020-09-29 physics.atom-ph quant-ph
Fermion-antifermion scattering via boson exchange in a trapped ion
量子场论描述了物理学中各种各样的基本现象。然而，他们的研究往往涉及繁琐的数值模拟。另一方面，量子模拟器由于其潜在的可扩展性，可能会超过经典的计算能力。在这里，我们报告的量子模拟的玻色子模式介导的费米子-反费米子散射的实验实现，使用一个多级囚禁离子，这是一个简化的模型，费米子散射微扰和非微扰量子电动力学。模拟模型表现出量子场论的典型特征，包括粒子对的产生和湮灭，以及自能相互作用。这些是通过操纵四个内部水平的$^{171}\mathrm{Yb}^{+}$捕获的离子，在那里我们编码的费米子模式，和两个运动的自由度，模拟玻色子模式的实验观察。我们的实验建立了一个有效的实现费米和玻色子量子场模式，这可能被证明是有用的量子场论在微扰和非微扰制度的可扩展研究的途径。
2016-11-03 quant-ph
Robust Oscillator-Mediated Phase Gates Driven by Low-Intensity Pulses
本文提出一种基于动力学解耦的通用方法，用低强度脉冲在纵向耦合的量子比特-玻色系统中实现鲁棒且快于色散的纠缠门，并通过囚禁离子模拟验证其可行性。
2023-05-30 quant-ph
Rydberg state mediated quantum gates and entanglement of pairs of neutral atoms
在过去的一年里，实验证明了里德堡态介导的量子门和被囚禁的中性原子对之间的确定性纠缠。这些实验验证了Rydberg介导的量子逻辑的十年前的提议，但只是正在进行的努力的开始，以提高所获得的结果的保真度，并将实验扩展到更大数量的量子位。我们在这里提出了一个总结的结果，以日期，随着更高的保真度里德堡门的前景的关键评估。
2010-10-29 physics.atom-ph quant-ph
Laser-free method for creation of two-mode squeezed state and beam-splitter transformation with trapped ions
本研究提出一种基于时变电场和离子晶体非线性耦合的无激光方案，可制备双模压缩态、实现分束器变换，达到海森堡精度极限，还可用于构建三量子比特Fredkin门。
2023-03-10 quant-ph
Controllable entanglement preparations between atoms in spatially-separated cavities via quantum Zeno dynamics
利用量子芝诺动力学，我们提出了一种可控的方法来确定性地产生三个原子在空间分离的腔中的三分GHZ态。最近的两个被钻孔的腔通过光纤连接，并且捕获在两端的原子被可调谐地驱动。GHZ态的产生只需一步操作即可实现，两端原子间的EPR纠缠可通过对中间原子的Von Neumann测量进一步确定性地实现。注意，量子芝诺动力学的持续时间可以通过打开/关闭所施加的外部经典驱动来控制，并且所需的三重GHZ态一旦产生就不再演化。通过考虑原子的自发发射、腔场衰减和光纤光子泄漏等各种退相干因素，数值证明了该方案的鲁棒性。我们的方案可以直接推广到通过驱动两端的原子来产生多体纠缠。
2012-02-21 quant-ph
Bose-Einstein Condensates in a Cavity-mediated Triple-well
采用平均场方法研究了三势阱耦合高精细度光腔中玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）的能量结构和动力学行为。由于原子-腔场的非线性，出现了一些有趣的现象，这些现象是本文的重点。在能量结构上，由于原子-腔场的非线性，在能级上出现了双稳现象，在腔内光子数上也出现了同样的现象。随着抽运腔失谐量的增加，由于腔介导效应，高、低能级呈现环形结构。在动力学过程中，广泛的BEC的本地化的原子最初被困在一个，两个，三个阱的对称和非对称的情况下进行详细的数值模拟。结果表明，腔势可以改变从振荡到局域化的转变，使振荡区域扩大。随着原子间相互作用的增强，振荡被阻断，局域化现象出现。冷凝物原子可以被捕获在一个，两个或三个阱中，最终在那里它们最初被上传到某些参数。特别是，我们发现，从振荡到本地化的过渡是伴随着一些不规则的制度，隧道动力学是由这个腔介导的系统的混沌为主。
2012-07-12 cond-mat.quant-gas quant-ph
Chiral-coupling-assisted refrigeration in trapped ions
本文提出利用囚禁离子间光介导的手性耦合实现超越单离子边带冷却极限的制冷方案，并确定了最优操作条件与更快冷却的参数区域，为量子计算与模拟提供了突破冷却瓶颈的新资源。
2023-01-10 quant-ph
Speed Limit of Efficient Cavity-Mediated Adiabatic Transfer
本文研究腔介导绝热转移（CMAT）在保持高成功概率下的操作速度极限，发现腔衰减主导时速度最快。
2023-12-31 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
Robust Trapped-Ion Quantum Logic Gates by Continuous Dynamical Decoupling
我们介绍了一种新的方案，结合声子介导的量子逻辑门在囚禁离子的好处，连续动态去耦。我们从理论上证明了量子比特的强驱动使其免受外部磁场噪声的影响，从而提高了双量子比特量子门的保真度。此外，该方案不需要基态冷却，并且对不期望的ac-斯塔克位移具有固有的鲁棒性。这种潜在的机制可以扩展到各种其他系统，在这些系统中，强驱动保护量子位的量子相干性，而不损害两个量子位的耦合。
2012-04-10 cond-mat.quant-gas quant-ph
