Toward Spin Squeezing with Trapped Ions
在许多计量实验室中，建造能够进行精度超过标准量子极限的干涉测量的坚固仪器仍然是一个重要目标。我们在这里描述的基本概念的自旋压缩实验，允许一个超过这个限制。原则上，可以达到所谓的海森堡极限，其构成精度的因子$\sqrt{N}$的改进，其中$N$是对其进行测量的粒子的数量。特别是，我们重点关注最近在潘宁离子阱中用铍离子云实现自旋压缩方面取得的进展，通过在量子计算实验中更常用于执行两量子位纠缠操作的几何相位门。
2011-11-21 quant-ph
Robust two-qubit trapped ions gates using spin-dependent squeezing
纠缠门是量子计算机的重要组成部分。然而，以可扩展的方式生成高保真度门仍然是所有量子信息处理平台中的主要挑战。因此，提高这些门的保真度和鲁棒性一直是近年来的研究热点。在捕获离子量子计算机中，纠缠门是通过驱动离子链的正常运动模式来执行的，从而产生自旋相关力。尽管在提高这些门的鲁棒性和模块化方面取得了重大进展，但它们仍然对驱动场强度的噪声敏感。在这里，我们补充了传统的自旋相关的位移与自旋相关的压缩，这使得门是强大的驱动场的振幅偏差。我们解决了一般的哈密顿量和工程分析其频谱。我们还赋予我们的门其他，更传统的，鲁棒性的属性，使其弹性的噪声和不准确的许多实际来源。
2022-07-04 quant-ph
Two-mode squeezing and SU(1,1) interferometry with trapped ions
该研究利用囚禁电极上的振荡电势，在单个囚禁离子的两个运动模式上实现位移、压缩、双模压缩和分束器操作，并构建接近 Cramér-Rao 界的 SU(2) 与 SU(1,1) 干涉仪。
2024-07-02 quant-ph
Anomalous quantum correlations in the motion of a trapped ion
在之前的论文（Krumm和Vogel 2018 Phys. Rev. A 97，043806）中，我们提出了一种求解非线性Jaynes-Cummings动力学的方法，精确描述了被困离子的量子化运动，包括失谐。在这里，我们调查这个模型的非经典效应，如压缩和亚泊松统计。我们发现，对于所研究的通用模型，存在着超越压缩和亚泊松统计的量子现象，如两个非对易观测量的反常量子关联。特别是，它示出的第零边带的激发既不压缩也不子泊松统计不发生，但异常的相关性可以验证。此外，它示出了这些异常的关联函数可以从测量数据导出。
2019-06-09 quant-ph
$N$-body interactions between trapped ion qubits via spin-dependent squeezing
我们描述了一个简单的协议，一步产生的$N$体纠缠相互作用之间的原子离子量子比特。我们证明了依赖于量子比特态的压缩操作和对集体原子运动的位移力可以产生完整的$N$ -体相互作用。类似于大多数陷波离子量子计算机和模拟器核心的莫默-索伦森两体伊辛相互作用，所提出的操作对运动状态相对不敏感。我们展示了这种$N$ -体门操作如何允许一步实现一系列$N$ -位门操作，例如强大的$N$ -Toffoli门，当且仅当所有其他$N$ - $1$量子位处于特定状态时，该门才翻转单个量子位。
2022-08-05 physics.atom-ph quant-ph
Limit of spin squeezing in trapped Bose-Einstein condensates
Laboratoire Kastler Brossel, École Normale Supérieure and CNRS, UPMC（卡斯特尔布罗塞尔实验室，巴黎高等师范学院和法国国家科学研究中心，巴黎第六大学）；Institute of Physics, Polish Academy of Sciences（波兰科学院物理研究所）
研究捕获的玻色-爱因斯坦凝聚体中自旋压缩的极限，采用经典场模拟及完全解析处理（含量子情况），确定实际捕获情形下的极限，为利用自旋压缩态用于原子钟及量子计量学研究提供依据。
2026-07-22 cond-mat.quant-gas quant-ph
Squeezing with cold atoms
磁光阱中的冷原子被用作近共振腔中的非线性介质。研究了探测光束通过腔体时的压缩效应。测得的噪声减少为40%的自由原子和20%的弱囚禁原子。
1998-01-23 quant-ph
Motional squeezing for trapped ion transport and separation
捕获离子晶体的传输、分离和合并是大多数大规模量子计算架构的基本操作。在这项工作中，我们开发了一个理论框架，它描述了动态的离子随时间变化的潜力与运动挤压运营商，其次是运动位移运营商。使用这个框架，我们开发了一个新的，一般的协议被困离子的运输，分离和合并。我们表明，运动压缩可以准备一个离子波包，使转移从基态的一个陷阱势到另一个。如果电势在所有时间在离子波包的范围上是谐波，则框架和协议是适用的。作为例证，我们讨论了两个具体的操作：改变单个离子的限制势的强度，和分离同种离子的相互库仑力。理想情况下，这两种操作都没有残余运动激励。
2021-05-03 physics.atom-ph quant-ph
State dependent motional squeezing of a trapped ion: new method and applications
我们发现，一个冷的囚禁离子的运动可以压缩通过调制的强度的相位稳定的光晶格内放置的陷阱。由于这种方法是可逆的和状态选择的，它有效地实现了受控挤压门。我们展示了如何使用这个资源，可以是有用的量子信息处理连续变量，为了准备沿互补正交压缩的状态的相干叠加。我们表明，这些状态，我们表示为“${\mathcal X}$ -状态”，表现出高灵敏度沿两个互补的正交小位移，使它们有用的量子精密测量。
2019-11-13 physics.atom-ph quant-ph
Lower- and higher-order nonclassicality in a Bose-condensed optomechanical-like system and a Fabry-Perot cavity with one movable mirror: squeezing, antibunching and entanglement
研究了两个物理系统的各种低阶和高阶非经典性质：（i）由法布里-珀罗腔和一个非线性振荡镜组成的光机械系统和（ii）由陷在光学腔内的玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）形成的类光机械系统。调查进行使用微扰方法，导致封闭形式的相关玻色子运营商的时间演化的解析表达式。在第一个系统中，我们观察到辐射压力耦合导致了低阶和高阶压缩、反聚束、纠缠和模间压缩的出现。研究了非线性振荡镜与腔模的相干相互作用的影响，发现当耦合强度增加时，所研究的光机系统变得更加非经典（纠缠）.还观察到，观察到纠缠的可能性取决于可动镜的相位。作为第一个系统的哈密顿量的特殊情况，得到了囚禁BEC系统的哈密顿量，证明了囚禁BEC系统中存在各种非经典性，并报道了这些非经典性随各种物理参数的变化，目的是了解导致和控制非经典性的物理过程.
2017-08-13 quant-ph
Dispersive response of atoms trapped near the surface of an optical nanofiber with applications to quantum nondemolition measurement and spin squeezing
我们研究了在色散相互作用下，光子与原子之间的强耦合。虽然Purcell增强因子的自发发射到导模没有达到强耦合制度的个别原子，可以获得高的协同性的合奏几千个原子由于紧限制的导模和建设性的干涉在整个链的被困原子。我们计算并矢格林函数，它决定了光的光的散射原子在光纤中的存在，从而相移和偏振旋转诱导的被困原子上的引导光。格林函数与量子化场对张量极化原子的色散响应的海森堡-朗之万处理有关。我们应用我们的形式主义量子非破坏（QND）测量的原子通过偏振。研究了完全混合自旋态原子的散粒噪声限制的原子数探测和钟态原子的投影噪声压缩。与自由空间中原子系综的压缩相比，我们利用了量子几何中出现的独特特征，包括导模的强度和偏振的各向异性。我们使用第一性原理随机主方程来模拟由于光抽运而引起的退相干中压缩随时间的变化。我们发现一个峰值约5 dB的压缩是可以实现的与当前的技术为约2500原子捕获180 nm的半径为a=225 nm的表面。
2016-01-14 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Jaynes-Cummings Model Dynamics in Two Trapped Ions
在Lamb-Dicke机制下，在旋波近似下，两个囚禁离子与谐振于质心模第一红边带的激光相互作用的动力学行为可用Jaynes-Cummings模型描述。给出了这类Jaynes-Cummings模型的精确解析解。结果表明，在两种不同的初始条件下，双原子占据的量子坍缩和量子回复以及质心模振动运动的压缩都存在。在这两种情况下质心模的最大动量压缩分别为42.4%和43.8%。在第一类初始条件下，相干态可以保持较长的时间;在第二类初始条件下，当初始平均数很小时，得到了相干态的具体形式。
2001-06-05 quant-ph
Controlled generation of field squeezing with cold atomic clouds coupled to a superconducting transmission line resonator
我们提出了一种有效的方法来控制产生场压缩的冷原子云被困在超导传输线谐振器附近。研究表明，利用传输线谐振腔中原子自旋与微波场的相干强磁耦合，通过对系统动力学的相干控制，可以产生双模或单模场压缩态.通过调节外加经典场，可以直接控制压缩的程度和准备时间。该协议为实现连续变量的可扩展片上量子信息处理提供了一个有前途的平台。
2010-02-26 quant-ph
Zero-point energy of a trapped ultracold Fermi gas at unitarity: squeezing the Heisenberg uncertainty principle and suppressing the Pauli principle to produce a superfluid state
Homer L. Dodge Department of Physics and Astronomy, University of Oklahoma（俄克拉荷马大学霍默·L·道奇物理与天文学系）
研究通过微观动力学分析超流态的零点能，揭示海森堡和泡利原理在确定最低量子态特性中的作用。
2026-02-23 cond-mat.quant-gas quant-ph
Single-Particle Decoherence Can Improve Spin-Squeezing Generated In Collective Dynamics
我们研究了在集体辐射、相干驱动、弹性相互作用和自发发射作用下长寿命偶极子阵列中自旋压缩的产生。反直觉地，它被发现，自发发射的引入导致可实现的自旋压缩的增强，相对于出现在稳态的纯集体动力学相同的模型参数。这种行为是通过耗散相变，这是目前在集体系统单独的动态自调谐系统。我们的研究结果将适用于利用相关量子物质的下一代量子传感器，包括腔QED和捕获离子系统。
2019-12-13 quant-ph
Towards Improved Quantum Simulations and Sensing with Trapped 2D Ion Crystals via Parametric Amplification
提高相干性是量子模拟和捕获离子传感实验中的一个基本挑战。在这里，我们讨论，实验证明，并估计两种不同的协议，增强，通过运动参数激发，相干自旋运动耦合的离子获得与自旋相关的力的潜在影响。实验是在大约100个$^9$ Be $^+$离子的二维晶体阵列上进行的。通过在接近质心模式频率的两倍处调制捕获势，我们挤压运动模式并增强自旋-运动耦合，同时保持自旋相干性。使用频闪方案，我们测量了基态运动以下的运动压缩的$5.4 \pm 0.9$ dB，由此理论预测了使用最近证明的方案测量小位移的灵敏度的$10$ dB增强[Science $\textbf{373}$，673（2021）]。利用连续压缩方案，我们测量并精确校准了参数耦合强度。理论表明，该协议可以用于改善量子自旋压缩，在我们的系统中受到非共振光散射的限制。我们用数值方法说明了强参数放大和以质量中心频率波动形式出现的运动失相之间的权衡，以改善我们装置中的量子自旋压缩。
2023-03-29 physics.atom-ph quant-ph
Matter-Wave Squeezing from Gouy Phase: Toward a New Tool for Quantum Technology
本研究探讨谐振势中受限物质波时间演化产生的古伊相位，分析具位置-动量关联的高斯波包量子动力学，揭示压缩等效应，建立古伊相位与量子现象的联系，为量子技术提供新工具。
2025-08-19 quant-ph
Internal Spin Control, Squeezing and Decoherence in Ensembles of Alkali Atomic Spins
本文研究了大系综中具有超精细自旋f的碱金属冷原子与光场相互作用系统的自旋压缩、纠缠和退相干。将每个原子的状态限制为嵌入2f+1维超精细自旋的qutrit，使我们能够有效地模拟系综的相干和耗散动力学。这种形式主义也使我们能够探索局部控制对原子内部超精细自旋的影响。使用这种控制的状态准备增加了f>1/2的原子-光界面的纠缠功率。随后对内部自旋的控制将纠缠转换为度量相关的自旋压缩。在量子非破坏测量压缩的情况下，我们采用数值搜索，找到在退相干存在下最大化自旋压缩的状态准备。我们的系统的耗散动力学包括由于自发发射的光泵浦。虽然大多数作品忽略光泵浦或对待它唯象，我们采用了一个主方程来自第一原理。本文的工作被推广到原子系综与非均匀傍轴探针相互作用的情形。对系综和探针的几何结构进行了优化，以最大限度地提高空间模式匹配和自旋压缩。
2014-10-01 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
Entanglement and spin squeezing in non-Hermitian phase transitions
我们表明，非厄米动力学产生大量的纠缠在多体系统。我们考虑了非厄米的Lipkin-Meshkov-Glick模型，并证明了它的相变发生在最大的多粒子纠缠：有充分的N-粒子纠缠的过渡，在厄米的情况下。非厄米模型也比厄米模型表现出更多的自旋压缩，表明非厄米动力学对量子精密测量是有用的。讨论了囚禁离子和腔QED的实验实现。
2014-12-17 cond-mat.quant-gas 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
Coherent control of trapped ions using off-resonant lasers
在本文中，我们发展了一个统一的框架来研究相干控制的囚禁离子受状态依赖力。在我们的理论中采用不同的限制，我们可以再现两种不同的两量子比特量子门设计-推门[1]和基于激光脉冲的快速门[2]-，并提出了一种新的设计基于连续激光束。我们演示了如何在多离子系统中模拟伊辛哈密顿量，以及如何产生高度纠缠态和诱导压缩。最后，在详细的分析中，我们确定了这种技术的物理限制，并研究了误差对温度的依赖性。[1]J.I. Cirac，P. Zoller，Nature，404，579，2000. [2]J.J. Garcia-Ripoll，P. Zoller，J.I. Cirac，PRL 67，062318，2003
2005-01-21 quant-ph
Computable negativity in two mode squeezing subject to dissipation
研究了两个玻色子场系统在耗散作用下的双模压缩。我们发现李代数的动力学问题，并使用Wei-Norman方法来确定的解决方案。使用这个方案，我们到达一个封闭的形式表达的无限维密度算子，我们使用它来计算纠缠度（量化Horodeckis的负性）之间的模式。我们比较我们的结果与已知的连续变量纠缠措施。分析了纠缠产生的条件以及热环境对纠缠态形成的影响。这个问题是相关的，特别是，在光学机械和纳米机械系统中的耦合光学和/或机械模式的量子动力学的理解。
2014-01-29 cond-mat.mes-hall quant-ph
Simulating quantum Brownian motion with single trapped ions
我们研究了一个谐振子与一个人工设计的水库耦合的开放系统动力学。我们挑出水库和系统变量之间的Lindblad型和非Lindblad型动力学的减少系统的振荡器的通道。我们证明了存在的条件下，系统和水库之间的虚拟能量交换发生。我们建议使用一个单一的捕获离子耦合到工程水库，以模拟量子布朗运动。
2004-01-13 quant-ph
Universal hybrid quantum computing in trapped ions
使用离散和连续变量子系统，量子信息的混合方法可以为相同的物理资源提供更多的量子计算能力。在这里，我们提出了一个混合方案，可以用来产生必要的高斯和非高斯操作的通用连续变量量子计算在囚禁离子。该方案利用两个线性自旋运动相互作用产生一组广泛的非线性有效的自旋运动相互作用，包括一个和两个模式压缩，分束器，和三压缩操作中捕获的离子系统。我们讨论了可能的实验实现使用激光为基础的和激光的方法。
2021-05-12 physics.atom-ph quant-ph
Line search by quantum logic spectroscopy enhanced with squeezing and statistical tests
Leibniz Universität Hannover（汉诺威莱布尼茨大学）；Physikalisch-Technische Bundesanstalt（德国联邦物理技术研究院）
本文通过压缩态和统计测试提升量子逻辑光谱学的搜索速度，有效减少状态制备和测量误差，实现搜索速度提升一个数量级。
2026-03-19 quant-ph
Quantum noise limited interferometric measurement of atomic noise: towards spin squeezing on the Cs clock transition
本文从理论和实验上研究了激光冷却和囚禁原子系综态布居的非破坏性干涉测量。这项研究是一个步骤的产生（伪）自旋压缩的冷原子的目标是提高铯原子钟的性能超过限制所设定的量子投影噪声的原子。计算了近共振光探测脉冲通过冷133 Cs原子云时的相移和量子噪声。分析了集体赝自旋量子非破坏（QND）测量的优值，指出它可以简单地表示为系综光密度与非共振探测光引起的自发发射的脉冲积分速率的乘积.在此基础上，我们提出了一个协议，所需的操作序列，以产生和利用自旋压缩的改进原子钟的性能，通过对探测光的QND测量。在实验部分，我们证明了原子布居的干涉测量可以达到N_at冷原子云中N_at ^1/2量级的灵敏度，这是理论分析方案实验实现的重要基准。
2005-02-16 quant-ph
Motional Fock states for quantum-enhanced amplitude and phase measurements with trapped ions
真空态的非零涨落是量子理论的显著特征。这些波动从根本上限制了量子传感器的精度。如今，一些系统，如光学时钟，引力波探测器，物质波干涉仪，磁力计和光机系统接近测量灵敏度，其中量子涨落的影响设置了一个基本的限制，所谓的标准量子限制（SQL）。有人提出，SQL可以通过压缩真空涨落来克服。该方案的实现已在各种系统中得到证明。然而，基于挤压真空的协议关键地依赖于挤压相对于压印测量量的操作的相对取向的精确控制。缺乏控制会导致噪声放大并降低设备的灵敏度。在这里，我们实验证明了一种新的量子相干范式的基础上相位不敏感的Fock态的运动状态的被困离子，在频率计量和位移检测的应用。该测量装置用于两个不同的实验设置探测非交换可观的SQL以外的灵敏度。在这两种测量中，经典的准备和检测噪声足够小，以保持量子增益在一个完整的双稳态协议。
2018-07-05 physics.atom-ph quant-ph
Remote Gottesman-Kitaev-Preskill Entanglement Generation between Trapped Ions
School of Mathematical and Physical Sciences, Keio University（庆应义塾大学数理科学学院）；Department of Electronics and Electrical Engineering, Keio University（庆应义塾大学电子电气工程系）；Advanced ICT Research Institute, National Institute of Information and Communications Technology (NICT)（信息通信研究机构高级ICT研究所）
该研究提出一种预示式协议，利用囚禁离子的运动模式与光子接口，实现远程GKP量子比特间的纠缠生成，在实际场景中可实现超95%的逻辑贝尔对保真度，结合了已验证的实验操作。
2026-10-16 quant-ph
Cold atoms: A new medium for quantum optics
激光冷却和囚禁铯原子已被用作近共振腔中的非线性介质。对系统的半经典动力学进行了研究，发现了双稳态和不稳定性。在量子域中，证明了与该系统相互作用的探测光的压缩效应。
1998-01-23 quant-ph
Mass-energy equivalence in harmonically trapped particles
精确理解被困粒子的动力学对于新生的量子技术至关重要，包括原子钟和量子模拟器。在这里，我们提出了一个框架，系统地包括量子效应所产生的质量，能量等效的谐波捕获系统。我们发现质能等效导致了与不同内能相关的谐振模的压缩、位移和频率的变化。该框架预测了新现象，特别是由于引力效应和所谓的时间膨胀位移之间的相互作用而产生的原子钟分数频移下限的存在。类似的效应也会出现在其他的俘获势中，特别是在周期晶格中，并且可能在多体系统和冷气体中的关联动力学和热化过程中发挥作用。
2019-06-10 cond-mat.quant-gas quant-ph
Experimental speedup of quantum dynamics through squeezing
本文在单个囚禁 $^{25}$Mg$^{+}$ 离子上实验验证幺正压缩协议可增强量子谐振子相关相互作用，且无需预知哈密顿量参数或相位关系。
2023-04-11 physics.atom-ph quant-ph
Cold, dilute, trapped bosons as an open quantum system
我们提出了一个主方程的约化密度运营商为一个单一的冷，稀，弱相互作用玻色气体的捕获模式，我们得到了运营商的波动耗散关系中的金斯堡-朗道有效势起着物理上透明的作用。我们还确定了一个退相干效应，往往保持对称性，即使有效的潜力有一个“墨西哥帽”的形式。
1996-11-06 cond-mat.stat-mech quant-ph
Exactly-solved model of light-scattering errors in quantum simulations with metastable trapped-ion qubits
本文推广 Foss-Feig 等人的光散射模型以纳入量子比特流形外泄漏，并精确分析其对 $^{40}$Ca$^+$ 亚稳态囚禁离子量子模拟的影响。
2024-09-09 quant-ph
Non-equilibrium quantum thermodynamics of a particle trapped in a controllable time-varying potential
许多先进的量子技术都具有非高斯动力学的特征，在该领域操纵系统的能力是许多实验的下一个阶段。有意义的非高斯动力学的一个例子是双阱势。在这里，我们研究的动力学悬浮纳米粒子经历的过渡，从一个和谐的潜在的双井在一个现实的设置，受到热化和本地化。我们从热力学的角度研究了纳米颗粒的动力学，用Wehrl熵产生及其速率研究了动力学。此外，我们研究耦合制度的量子效应和热效应是相同的幅度，并期待在适当的压缩的初始状态，提供最大的相干性。论证了系统的么正部分和耗散部分对系统的影响和竞争。我们量化的要求，将我们的结果与一个真正的实验与环境的存在，并讨论我们的结果的实验解释结束。
2021-10-29 quant-ph
Existence of Long-Range Order for Trapped Interacting Bosons
我们导出了一个控制定域玻色凝聚态“长程”序的不等式，它把一定温度下的凝聚分数与凝聚态的有效曲率半径和总粒子数联系起来.对于一个一维的，谐波捕获的稀释玻色凝聚体的具体例子，它示出的不等式给出了一个明确的上界的Escheras-Fermi凝聚体的大小，可以在当前的实验中进行测试。
2002-11-15 cond-mat quant-ph
Quantum parameter estimation of nonlinear coupling in trilinear Hamiltonian with trapped ions
本文提出了一种有效的测量线性离子晶体中集体轴向呼吸模和径向摇摆模之间由库仑斥力引起的非线性耦合的方法。量子传感技术是基于激光诱导的振动模式之一和内部离子的自旋状态之间的耦合，其允许通过测量声子概率分布或直接观察离子自旋状态的Ramsey型振荡来估计非线性耦合。我表明，由于存在非线性声子耦合的离子自旋态和轴向呼吸模式之间的非共振相互作用导致自旋相关的径向摇摆模式的声子压缩。因此，非线性耦合可以通过测量运动压缩态的布居数分布来估计。此外，我表明，非共振之间的相互作用的自旋和径向摇摆模式创建一个自旋相关的分束器操作之间的两个振动模式。因此，可以通过检测离子自旋布居来进行参数估计。最后，通过在两个集体模之间引入一个纠缠态，证明了测量不确定度的精度可以达到海森堡极限。
2021-12-23 quant-ph
Quantum control of the motional states of trapped ions through fast switching of trapping potentials
我们提出了一种新的方案，用于提供电压的电极的微离子阱，使访问的制度，其中的捕获电位的变化的时间尺度上比被困离子的长期振荡频率的周期短得多。这为加速分段离子阱中的离子传输开辟了可能性，并且还提供了比它们之间的库仑相互作用更快地控制串中的多个离子的途径。我们使用这些方法在表面电极阱中进行离子输运的理论研究，表征了一些重要控制参数所需的精度。我们还讨论了利用这些技术产生运动态压缩的可能性和局限性，这可以作为研究高斯态纠缠的基础。
2012-12-21 physics.atom-ph quant-ph
Spatial delocalization of cold oscillators in hollow-core fibers
Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg（埃尔朗根-纽伦堡大学）；Max Planck Institute for the Science of Light（马克斯·普朗克光科学研究所）；TU Darmstadt（达姆施塔特工业大学）
本文提出基于光学干涉的技术，在空芯光纤中控制条纹囚禁的二氧化硅纳米粒子，实现轴向退局域化，扩展至13.23 dB，为远距离传感和宏观量子物理提供平台。
2026-10-09 physics.optics 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
Theoretical study on rotation measurement with a quantum vibration oscillator based on Penning trapped ions
本文提出基于彭宁囚禁钙离子晶体的量子谐振子旋转测量方案，利用科里奥利力耦合磁控管运动与轴向振动，通过自旋-运动纠缠探测质心位移，并给出参数匹配条件与灵敏度分析。
2025-04-10 quant-ph
A Coupled-Oscillators Model to Analyze the Interaction between a Quartz Resonator and Trapped Ions
本研究建立了石英谐振器与囚禁$^{40}$Ca$^+$离子相互作用的耦合振荡器模型，结合7特斯拉Penning阱实验提取了耦合常数与修正回旋频率，为精密质谱及高灵敏度粒子探测提供新途径。
2022-08-08 quant-ph
Manipulating the quantum information of the radial modes of trapped ions: Linear phononics, entanglement generation, quantum state transmission and non-locality tests
我们提出了一个详细的研究，操纵量子信息编码的“径向”模式的阵列被困离子（即，在离子的振荡正交于阱的主轴）。在这样的系统中，由于横向约束的紧密性，可以单独地解决与不同离子有关的径向模式。在本文的第一部分中，我们表明，如果本地控制的径向捕获频率是可用的，任何线性光学和压缩操作的本地定义的模式-在单一的，以及在许多模式-可以复制通过操纵的频率。然后，我们继续描述的计划容易产生前所未有的程度的二分和多分连续变量纠缠在现实的嘈杂的工作条件下，甚至仅限于一个全局控制的捕获频率。此外，我们考虑传输的量子信息编码的径向模式沿离子阵列，并表明它是可能的，以一个显着的准确度，为有限维和连续变量量子态。最后，作为一个应用程序，我们表明，在这种情况下可以生成的状态允许违反多方非局部性测试，可行的位移奇偶测量。这样的演示将是对“大规模”自由度（即，用于描述大质量粒子运动的自由度）。
2008-09-24 quant-ph
Number-phase uncertainty and quantum dynamics of bosons and fermions interacting with a finite range and large scattering length in a double-well potential
我们定义了相位和数量波动的标准量子极限，并描述了数量和相位变量的双模压缩。当相位被视为一个幺正量子力学算符时，数算符和相位算符满足一个测不准关系。从而修正了通常的数压缩参量的定义。双模数压缩发生在数涨落低于SQL时，代价是相位涨落增强。作为数相不确定性的应用，我们考虑了被困在准一维双阱（DW）势中的玻色子或费米子通过具有大散射长度的3D有限范围两体相互作用势$a_s$进行相互作用。在紧束缚或双模近似下，我们详细地描述了强相互作用或么正性机制$a_s \rightarrow \pm \infty$中相互作用范围对量子动力学和数相不确定性的影响。我们的结果显示了玻色子的数压缩和费米子的相位压缩的数-相位不确定性的有趣的相干动力学。我们的结果对于探索新的量子干涉术、约瑟夫森振荡、超冷原子在DW势或DW光晶格中的玻色-哈伯德和费米-哈伯德物理具有重要意义。特别令人感兴趣的是量子相位算符在两原子干涉和纠缠中的重要性。
2017-10-08 physics.optics quant-ph
State-dependent Gaussian gate set using an optical tweezer for trapped ions
ETH Zürich（苏黎世联邦理工学院）；Paul Scherrer Institut (PSI)（保罗谢尔研究所）；Institute for Quantum Electronics, ETH Zürich（苏黎世联邦理工学院量子电子学研究所）；Department of Physics, University of Trieste（的里雅斯特大学物理系）；Quantum Center, ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院量子中心）
本文利用光镊对囚禁40Ca+离子的运动模式实现态依赖的高斯门集，包括局部位移、压缩、相空间旋转和分束器操作，并通过光镊的相干自旋-运动耦合产生运动猫态。
2026-07-02 physics.atom-ph quant-ph
Quantum thermodynamics in adiabatic open systems and its trapped-ion experimental realization
量子热力学的目的是从量子力学的微观角度研究热力学热力学定律的产生和极限。在这种情况下，没有热交换的热力学过程，即绝热变换，可以通过封闭系统中的量子演化来实现，即使封闭系统的概念总是理想化和近似。在这里，我们首先从理论上讨论了开放量子系统中的热力学绝热过程，由于它与周围环境的相互作用，在退相干下非幺正地演化。从绝热非幺正演化的一般方法，我们建立了热量和工作的基本刘维超算子管理的量子动力学。因此，我们推导出绝热开放系统量子动力学在没有热交换的情况下所隐含的条件，提供了量子绝热性和热绝热性之间的联系。此外，我们确定家庭的散肩系统表现出相同的最大热交换，这意味着在类的热力学绝热开放系统。然后，我们接近的问题实验使用超精细能级量子位的镱$^{171}$ Yb $^+$捕获的离子，它提供了一个工作物质的热力学过程，允许在整个可控的工程动态的热量和内能的分析。
2020-08-26 quant-ph
Quantum dynamics in splitting a harmonically trapped Bose-Einstein condensate by an optical lattice: Truncated Wigner approximation
本文研究了在连续增加光晶格（或双阱）势时，简谐囚禁原子玻色-爱因斯坦凝聚体的分裂。随着晶格高度的增加，原子的量子涨落增强。由此产生的非平衡动力学的凝聚体的破碎过程中，沿晶格的原子的相位相干性的损失，并减少在个别晶格网站的原子数波动的截断维格纳近似随机研究。我们详细研究了温度和晶格高度对原子动力学的影响，并考察了经典的Gross-Pitaevskii方程在光晶格中的有效性。我们发现，原子数压缩饱和深晶格由于nonadiabaticity在打开的晶格势，这是具有挑战性的，以避免在实验中，当占用数的晶格位置是大的，使得很难产生强的数字压缩（或莫特绝缘体）状态与大的填充因子。我们还研究了截断Wigner近似的一些一般数值性质。
2006-08-29 cond-mat.other cond-mat.str-el quant-ph
Bitwise Bell inequality violations for an entangled state involving 2N ions
从以前的工作[J。Larsson，Phys.Rev.A67，022108（2003）]，对于涉及2N个捕获离子的特定纠缠态，考虑基于二进制数字之间的相关性的贝尔不等式。这些不等式涉及将位移操作应用于一半的离子，然后测量N个特定离子的质量中心声子数的二进制表示中的对应位对之间的相关性。结果表明，状态违反的不等式，从而显示非经典相关。同时证明了用压缩操作代替位移时，它违反了一个贝尔不等式。
2004-03-12 quant-ph
Non-Markovian polaron dynamics in a trapped Bose-Einstein condensate
通过回顾量子布朗运动模型，我们研究了被囚禁的玻色-爱因斯坦凝聚体（玻色极化子）中杂质的动力学。至关重要的是，该模型考虑了抛物线捕获势，以类似于实验条件。因此，我们在这里详细介绍了形式推导如何变化，由于气体陷阱，在比较均匀的气体。我们首先发现，气体陷阱的存在导致一种新形式的浴-杂质耦合常数和更大程度的超欧姆谱密度。这表现为系统动力学对过去历史的不同依赖。为了量化这一点，我们引入了几种技术来比较均匀和不均匀气体中产生的不同数量的记忆效应。我们发现在第二种情况下它更高。此外，我们还计算了杂质的位置方差，代表了一个可测量的量。结果表明，杂质经历超扩散和真位置压缩。详细说明如何通过调谐玻色-爱因斯坦凝聚体陷阱频率来增强或抑制这两种效应。
2019-01-10 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech quant-ph
Quantum absorption refrigerator with trapped ions
热力学是物理学中最古老、最成熟的分支之一，它为宏观系统中可能实现的目标设定了边界。虽然它开始作为一个纯粹的经典理论，但在量子力学的早期，人们意识到大型量子器件，如微波激射器或激光器，可以用热力学形式主义来处理。最近在热机的小型化方面取得了显著的进展，一直到单个布朗粒子以及单个原子。然而，尽管有一些理论上的建议，在完全量子机制中实现热机仍然是一个挑战。在这里，我们报告了一个实验实现的量子吸收式制冷机在一个系统中的三个被困离子，其三个正常的运动模式耦合的三线性哈密顿量，使两种模式之间的热传递制冷的第三个。我们研究了该制冷机的动力学和稳态性质，并比较了它的冷却能力时，只涉及到热态的情况下，压缩作为一种量子资源。我们还研究了这样的冰箱在Single Shot制度的性能，并证明冷却低于稳态能量和基准预测的经典热力学处理。
2017-02-28 physics.atom-ph quant-ph
