线性阱中离子的动力学稳定性和量子混沌

耗散总线模式下囚禁离子的高保真度量子门

High fidelity quantum gates of trapped ions mediated by a dissipative bus mode

我们描述了在耗散总线模式下囚禁离子的纠缠量子门的最佳实现。通过适当成形的控制脉冲，可以在保持介导的相互作用的同时显著降低离子-声子纠缠。

囚禁离子的条件自旋共振

Conditional Spin Resonance with Trapped Ions

当施加静态磁场时，电动势阱中不同离子的内部状态耦合-类似于用于NMR的分子中的自旋-自旋耦合。这种自旋-自旋相互作用可以用于例如使用NMR方法在离子阱中实现量子逻辑操作。捕获离子的集合可以被视为具有可调耦合常数的$N$ -量子位分子。

强失谐光腔中囚禁离子的量子计算

Quantum computation with trapped ions in strongly detuned optical cavity

提出了一种实现光腔中两个$Λ$离子量子相位门的方案。结果表明，在强失谐光腔中，通过对单个离子进行激光寻址，可以实现量子相位门。进一步证明了通过引入辅助基态可以实现几何量子相位门。

囚禁离子的量子Zeno效应

Quantum Zeno Effect in Trapped Ions

在囚禁离子的背景下，一个“连续测量”的量子芝诺效应（QZE）的预测。我们描述的物理系统，并研究其确切的时间演化显示芝诺现象的出现。提出了振荡系统中QZE发生的新指标，并进行了仔细的讨论。

微型芯片离子阱

Microfabricated Chip Traps for Ions

这是一个介绍微型离子阱。我们涵盖了保罗陷阱的基础知识，实现陷阱的各种几何形状，一些设计考虑因素，最后，现有的微制造陷阱的审查。

使用俘获离子的选择性位移的另外的量子门方法

Further quantum-gate methods using selective displacement of trapped ions

我们考虑利用离子的状态选择性位移来设计囚禁离子的量子门。我们推广以前的工作，以治疗任意分离的陷阱。这需要估计库仑相互作用引起的非谐性的影响。我们表明，它的影响总是足够小，允许高保真度。特别地，该方法可以应用于同一阱中的两个离子。我们还表明，非相邻离子之间的门，因此Toffoli（三量子位控制非）门，可以实现。我们讨论了如何将该门应用于编码在无消相干子空间中的逻辑量子比特。|01>，|10>}，其中每对离子存储单个量子位。我们还建议替代自旋回波方法，以抑制不必要的条款的演变。

双囚禁离子K量子非线性Jaynes-Cummings模型

K-quantum Nonlinear Jaynes-Cummings Model in Two Trapped Ions

本文给出了两个囚禁离子与共振在k阶质心模红边带的激光相互作用的k量子非线性Jaynes-Cummings模型。精确的解析解表明存在量子坍缩和两个原子占据的恢复。

Quantum invariant-based control of interacting trapped ions

Invariant-based inverse engineering is an elegant approach to quantum control with corresponding experimental implementations that perform tasks with applications in quantum information processing such as shuttling trapped ions. We build on recent work to generalise invariant-based inverse engineering to control two coupled harmonic oscillators in any number of spatial dimensions. This may be used to perform experimentally relevant tasks such as separation of trapped ions, which is demonstrated numerically, achieving transfer fidelities of over 96% as well as low motional number excitations.

囚禁离子中的NOON态

NOON states in trapped ions

我们展示了如何NOON状态可能产生的离子阱。我们利用光与离子的两个振动模式中的每一个的单独相互作用来纠缠它们。这允许我们生成N=8的NOON态。

分离阱中冷离子的振动耦合相干操纵

Coherently manipulating cold ions in separated traps by their vibrational couplings

最近的实验[K. R. Brown等人，Nature 471，196（2011）;和M. Harlander等人，Nature 471，200（2011）]已经证明了对单独限制在分离的离子阱中的两个离子的外部振动的相干操纵。利用这些最近开发的技术，我们在这里提出了一种实现相干操作的方法，例如，通用的量子门，在分离的离子阱量子比特之间，由被捕获离子的两个内部原子状态编码。我们的建议超出了通常的Lamb-Dicke限制，并可以应用到可扩展的离子阱耦合的振动。

关于囚禁离子的动力学和热力学

About the dynamics and thermodynamics of trapped ions

本教程介绍了在一个非常普遍的方式射频陷阱带电粒子的动力学，指出在四极和多极陷阱的动力学之间的差异。当致密样品被捕获时，动力学被离子之间的库仑排斥所修改。考虑到这种排斥，我们建议使用一种方法，最初开发的粒子在潘宁陷阱，模型的离子云作为一种冷流体。这种方法不能再现冷云晶体的组织，但它允许一个规模的捕获参数和捕获的离子的数量，对于不同的线性几何形状的陷阱的大样品的大小。

基于高斯laser光束诱导光偶极力的囚禁离子几何量子门

Geometric quantum gate for trapped ions based on optical dipole forces induced by Gaussian laser beams

我们提出了一个量子逻辑门的实现通过内部状态依赖的位移的离子在一个线性的保罗陷阱所造成的光学偶极力。基于系统动力学的一般量子分析，我们考虑碱土金属离子的具体实现。对于实验上真实的参数，可以获得低至$10^{-4}$的门不稳定性。

具有“热”俘获离子的量子门

Quantum gates with "hot" trapped ions

我们提出了一个方案，执行一个基本的两个量子比特门之间的两个被困离子使用原子干涉的想法。与J. I. Cirac和P.Zoller，Phys.Rev.Lett. 74，4091（1995），它不需要激光冷却到运动基态。

利用射频辐射对囚禁离子的单独寻址以及运动态和自旋态的耦合

Individual addressing of trapped ions and coupling of motional and spin states using rf radiation

在静态磁场梯度的存在下，使用射频辐射在频率空间中处理单个电动捕获和激光冷却的离子。此外，运动和自旋状态之间的相互作用，由射频场诱导的表现采用射频光学双共振光谱。这是实现一个新的概念，实现量子模拟和量子计算与捕获离子的两个重要的实验步骤。

原子离子在线性和多维离子阱阵列中的输运

On the Transport of Atomic Ions in Linear and Multidimensional Ion Trap Arrays

被捕获的原子离子已经成为量子计算机最有前途的架构之一，并且目前的努力现在致力于通过复杂的分段离子阱结构来传输被捕获的离子，以便按比例放大到更大数量的被捕获的离子量子位。本文讨论了在任何类型的复杂多维射频（保罗）离子阱阵列中离子输运的几个重要问题。我们开发了一个一般的理论框架，应用时间相关的电场穿梭激光冷却离子沿任何所需的轨迹，并描述了一种方法，用于确定任意穿梭时间表上的量子态的捕获离子运动的效果。除了在短距离线性穿梭的一般情况下，我们引入的问题，特别是穿梭通过多维路口，这是所需的任意控制的位置的大型阵列的被困离子。这包括离子在拐角处的传输，通过十字或T结，以及激光冷却晶体中多个离子的位置交换。在可能的情况下，我们最近的实验结果在一个多维的T结陷阱，实现了任意的2维运输。

Strong-coupling quantum logic of trapped ions

Essentially all known quantum gates rely on a weak-coupling approximation resulting in linear dynamics. With the explicit example of trapped ions, we show how high-fidelity quantum gates can be achieved outside such an approximation, and we derive readily implementable driving fields to realize gates with extremely high fidelities for ions well outside the Lamb-Dicke regime with motional temperatures achievable by only Doppler cooling.

远距离囚禁离子间的量子逻辑

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。

耗散环境中囚禁离子间的量子通信

Quantum communication between trapped ions through a dissipative environment

研究了两个囚禁离子与一维库仑晶体轴向声子模的耦合。这个系统在形式上等价于“双自旋玻色子”模型。我们提出了一种在无退相干子空间内动态产生两个离子最大纠缠态的方案。在这里，被捕获离子的声子环境，无论其温度和模式的数量如何，都充当纠缠总线。单重态的有效产生可以用来进行短程量子通信，这对于构建大规模量子计算机是必不可少的。

囚禁离子中快速相位不敏感量子门的脉冲力序列

Pulsed force sequences for fast phase-insensitive quantum gates in trapped ions

我们展示了如何创建任意速度之间的被困离子的量子门，使用激光行走波，与完全不敏感的光学相位漂移，只需要冷却到兰姆-迪克制度。我们提出的脉冲序列，满足要求，很容易在实验室中产生。

囚禁离子无退相干子空间中完整量子计算的物理实现

Physical implementation of holonomic quantum computation in decoherence-free subspaces with trapped ions

提出了一种在无退相干子空间中实现完整量子计算的可行方案。通过在指定离子上施加适当的双色激光场，我们能够利用编码DFS中的完整性方案构造两个不可交换的单量子比特门和一个受控相位门。

Quantum repeaters based on two species trapped ions

We examine the viability of quantum repeaters based on two-species trapped ion modules for long distance quantum key distribution. Repeater nodes comprised of ion-trap modules of co-trapped ions of distinct species are considered. The species used for communication qubits has excellent optical properties while the other longer lived species serves as a memory qubit in the modules. Each module interacts with the network only via single photons emitted by the communication ions. Coherent Coulomb interaction between ions is utilized to transfer quantum information between the communication and me…

声子与囚禁离子的线性模混合

Linear Mode-Mixing of Phonons with Trapped Ions

我们提出了一种方法来操纵正常模式的囚禁离子链使用只有两个激光器。实验上已经证明被捕获离子的线性链是高度可控的量子系统，具有用于制备、演化和读出的各种精细技术，然而，通常对于量子信息处理应用，人们感兴趣的是使用离子的内部能级作为计算基础。我们分析的情况下，运动的自由度的离子是感兴趣的量子系统，并利用内部水平，以促进相互作用。特别是，我们专注于模式混合的声子在不同的正常模式模拟量子光学等效的分束器的分析。

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。

一个可扩展的，高速测量为基础的量子计算机使用捕获离子

A scalable, high-speed measurement-based quantum computer using trapped ions

我们描述了一个可扩展的，高速的，和强大的架构，用于基于测量的量子计算与捕获离子。基于测量的架构提供了一种通过并行化缓慢的纠缠操作并将速度要求转移到量子位的快速测量来显着加速量子计算机操作的方法。我们表明，一个适合于容错测量为基础的量子计算的三维集群状态可以实现在一个二维阵列的离子阱。我们提出了通过多光子光电离纳秒操作的离子的投影测量，并讨论了这样一个计划的可行性钙离子。

用于量子信息处理的电动势阱Yb+离子

Electrodynamically trapped Yb+ ions for quantum information processing

高效率，几乎确定性，和同位素选择性产生的Yb $^+$离子的1-和2-色光电离证明。研究了\ybodd超精细态的态制备和态选择性检测，以优化制备态的纯度和检测过程的时间优化。本文报道了线性激光冷却Yb $^+$离子晶体的实验结果。结合了不同的离子阱实验的特征，同时通过使用相对简单的实验装置减少了可能的误差源的数量。这开辟了一条新的途径，对量子态操纵个别被困离子，特别是可扩展的量子计算。

利用射频微动实现囚禁离子的个体寻址和状态读出

Individual addressing and state readout of trapped ions utilizing rf- micromotion

描述了一种用于在阱中对离子进行单独寻址的新方案，该方案不依赖于仅紧紧聚焦到一个离子上的光束。该方案利用离子微动，可以在一个线性陷阱中引起的直流偏移电位。因此，将单个离子耦合到全局施加的光场对应于在合适的补偿电极组上的电压的仅仅切换。所提出的方案特别适合于典型尺寸为约20-40微米的小型化RF（Paul）阱。

冷阱离子在腔QED中实现量子门和制备纠缠态

Implementation of quantum gates and preparation of entangled states in cavity QED with cold trapped ions

提出了一种在单模光腔中利用冷囚禁离子实现量子计算基本门和制备纠缠态的方案。一般的量子计算可以用囚禁离子的运动态和腔态作为量子比特来实现。我们也可以在这样的系统中产生不同种类的纠缠态而不需要态约减，并且可以将量子态从一个阱中的离子转移到另一个阱中的离子。实现我们的计划的实验要求进行了讨论。

微阱阵列中的纠缠离子

Entangling ions in arrays of microscopic traps

我们考虑一个质点系在一个微观陷阱阵列中，通过静电相互作用相互耦合，并由外部状态依赖力推动。我们展示了如何在两个这样的粒子之间实现高保真度的双量子位量子门。

两个囚禁原子离子光子对的量子干涉

Quantum Interference of Photon Pairs from Two Trapped Atomic Ions

我们收集两个被捕获的原子离子的荧光，并测量从离子发射的光子之间的量子干涉。两个光子的干涉是基于光子耦合的原子量子比特纠缠方案的关键组成部分。保持所产生的纠缠和用相同离子重复实验的能力对于实现原子量子比特之间的纠缠量子门是必要的，并且允许实现协议以有效地扩展到更大数量的原子量子比特。

Coherent control of a local phonon in trapped ions using dynamical decoupling

In this paper, we present a dynamical decoupling (DD) technique to coherently control the dynamics of a single local phonon in trapped ions. A 2$π$ rotation at a motional sideband transition flips the sign of the relevant local phonon state, resulting in cancellation of the phonon dynamics. In this work, we implement DD using single and multiple blue-sideband pulses to control a single local phonon in two $^{40}{\rm Ca}^{+}$ ions in a linear Paul trap. Our proposed DD technique can be used to engineer coupling between local phonon modes.

一个有效的单步方案操纵两个囚禁离子的量子信息

An efficient single-step scheme for manipulating quantum information of two trapped ions beyond the Lamb-Dicke limit

基于两离子系统的精确条件量子动力学，提出了一种利用一对同步激光脉冲相干操纵两个冷离子的量子信息的有效的{ \it single-step}方案.既不需要辅助原子能级，也不需要Lamb-Dicke近似。

冷囚禁离子的最佳量子态重构

Optimal quantum state reconstruction for cold trapped ions

我们研究的情况下，确定多量子位系统的状态，其中捕获的离子用于定义量子位的最佳层析重建方案的物理实现。该协议是基于使用相互无偏的测量和H. Häffner \emph{et. al} [Nature \textbf{438}，643-646（2005）]。我们介绍了不同类型的无偏测量的物理复杂性的概念，并分析了它们的产生方面的一个和两个量子比特门的被困离子。

囚禁离子量子Rabi模型的快速实现方案

A fast scheme for the implementation of the quantum Rabi model with trapped ions

我们展示了如何产生一个快速量子拉比模型与囚禁离子。它的重要性不仅在于加速这些系统可能实现的现象，从量子门到离子振动运动的非经典态的产生，而且还在于减少不必要的影响，如可能出现在这样的系统中的相干性衰减。

囚禁离子与含时laser场相互作用系统中纠缠态的突然产生

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。

冷囚禁离子的量子模拟

Quantum Simulations with Cold Trapped Ions

近三十年来，激光冷却囚禁离子内部和运动量子自由度的控制一直是理论和实验研究的热点。在量子信息科学领域中，确定性地制备和测量捕获离子的量子态的能力是前所未有的。这种专业知识可以用来研究物理模型，这些模型被认为是用来描述实验研究无法直接访问的系统。在这里，我们给出了一个概述目前的理论建议和实验，这样的量子模拟与囚禁离子。这包括各种自旋模型（例如，量子横向伊辛模型，或神经网络），玻色-哈伯德哈密顿量，弗伦克尔-康托洛娃模型，以及量子场和相对论效应。

利用动态斯塔克位移门实现囚禁离子的快速冷却

Fast cooling of trapped ions using the dynamical Stark shift gate

本文提出了一种基于快速动态斯塔克位移门的囚禁离子激光冷却方案。由于这种冷却方法不包含非共振载流子跃迁，即使在行波光场中也实现了低的最终温度。所提出的方法可以在脉冲或连续模式下操作，并且也适用于在强磁场梯度中使用微波寻址的离子阱。

密码学、量子计算与囚禁离子

Cryptography, Quantum Computation and Trapped Ions

讨论了量子计算在密码学中的意义。在对量子计算硬件的要求进行简要调查之后，介绍了洛斯阿拉莫斯的离子阱量子计算项目的概况。量子计算与囚禁离子的物理限制进行了分析和评估的计算潜力的技术。

囚禁离子极化激元量子相变的模拟

Simulation of a quantum phase transition of polaritons with trapped ions

我们提出了一个新的系统，用于模拟集体内部量子比特和声子态的量子相变与线性晶体的囚禁离子。激光与离子的相互作用在激发光谱中产生了一个能隙，这引起了有效的声子-声子排斥和Jaynes-Cummings-Hubbard相互作用。该系统表现出与耦合腔阵列中极化激元的相变相当的特性。捕获的离子允许通过调节轴向捕获频率来容易地调谐跳跃频率，以及通过激光失谐和强度来调节声子-声子排斥。我们提出了一个实验协议，以访问系统的所有可观的，它允许一个获得签名的量子相变，即使有少量的离子。

线性离子阱中真空纠缠的探测

Detection of vacuum entanglement in a linear ion trap

提出并研究了一种探测囚禁离子链中基态纠缠的方法，实现了量子场论中探测真空纠缠的方案。我们表明，通过发送耦合内部和运动自由度的激光脉冲，可以将单个离子或离子组之间的纠缠交换到两个离子的内部能级。这允许纠缠两个离子，而实际上不做门。该效应的原理证明可以用两个捕获的离子实现，并且用当前技术是可行的。

一种用“热”态囚禁离子进行量子计算的方法

Method of quantum computation with ``hot'' trapped ions

提出了一种在囚禁离子量子计算机中实现量子逻辑门的新方法，该方法不需要将离子冷却到其振动质心（CM）模式基态。我们的方案采用了绝热通道和条件相移，这是D 'Helon和Milburn（C.~ D'Helon和G.J.~ Milburn，Phys.Rev.A { \bf 54}，5141（1996））。

无退相干子空间中热囚禁离子的普适量子计算

Universal quantum computation in decoherence-free subspaces with hot trapped-ions

我们考虑在集体失相自由子空间中编码的逻辑量子比特上产生一组通用量子门的相互作用，并讨论它们与捕获离子的实现。这允许去除目前捕获离子实验中最大的退相干源，即集体退相。此外，一个明确的参数化的所有两体哈密顿能够产生这样的门，而系统的状态永远退出受保护的子空间。

适用于囚禁离子的通用抗噪量子门

Generally noise-resilient quantum gates for trapped-ions

提出一种针对囚禁离子链的纠缠门方案，在多种误差源下利用激发态运动实现高保真度操作，包含所有运动模式并增强对加热效应和失谐误差的鲁棒性，助力构建可扩展量子计算机。

学术讨论会：作为量子比特的捕获离子-基本数值工具

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）。

基于快量子门的离子阱量子计算

Scaling Ion Trap Quantum Computation through Fast Quantum Gates

我们提出了一种方法来实现可扩展的量子计算的基础上的快速量子门上的一个阵列的捕获离子，而不需要离子穿梭。条件量子门获得任何相邻的离子通过自旋依赖的加速离子从周期性的光子踢。门被证明是强大的阵列中的所有其他离子的影响和不敏感的离子的温度。

用钙离子捕获实现量子信息的实验

Experiments towards quantum information with trapped Calcium ions

射频（Paul）阱中离子的基态冷却和相干操纵是利用囚禁离子进行量子信息实验的前提。利用光学S_（1/2）-D_（5/2）四极跃迁的解析边带冷却，我们以高达99.9%的几率将一个和两个~（40）Ca ~+离子冷却到振动的基态。采用一种新的冷却方案，利用电磁感应透明的S1/2 - P1/2流形上，我们已经实现了同时基态冷却的两个运动边带1.7兆赫。我们从运动基态出发，在729 nm处对S_（1/2）-D_（5/2）四极跃迁进行了相干量子态操纵。在运动的基态和n=1的Fock态中，在1.4 ms内观察到多达30个Rabi振荡.在沿对称轴具有700 kHz陷阱频率（径向方向上为2 MHz）的线性四极RF陷阱中，对于多达4个离子，最小离子间距大于5微米。我们能够在阱中将两个离子冷却到基态，并通过一个特殊的光寻址通道用激光脉冲单独寻址离子。

非简谐势下囚禁离子的简正模

Normal modes of trapped ions in the presence of anharmonic trap potentials

我们从理论和实验上研究了非谐项对线性囚禁离子链的囚禁势的影响。我们集中在两个不同的影响，成为显着的不同层次的非谐性。第一个是多离子晶体的离子振动的正常模式的振荡频率和振幅的修改，这是由于每个离子经历电位中的不同曲率。在第二种效应中，随着非谐性的增加或更高的激励振幅而发生，简正模频率的振幅依赖性偏移变得重要。我们评估了简正模的频率和振幅位移，并评论了其对量子信息处理和量子态态工程的影响。由于非谐项与谐波项的比率通常随着离子-电极距离的减小而增大，因此随着离子阱尺寸的减小，非谐效应将变得更加显著。因此，为了避免不必要的问题，在圈闭开发的设计阶段就应考虑到非谐性。

远程囚禁离子的量子干涉

Quantum interference from remotely trapped ions

我们观察到两个连续的激光激发的单离子发射的光子的量子干涉，独立地被困在不同的真空容器。在两个实验中观察到高对比度的双光子干涉与不同的离子种类，钙和钡。我们的实验结果定量再现布洛赫方程计算。特别是，我们表明，个人的共振荧光光场的相干性是由所观察到的干涉。

二能级囚禁离子的普适量子计算

Universal quantum computation with two-level trapped ions

虽然离子阱量子计算的最初提议利用辅助内部能级来执行离子之间的逻辑，但原则上这种资源并不是必需的。相反，可以直接使用边带激光脉冲来执行这样的操作，以任意（足够小的）Lamb-Dicke参数操作。我们探索这种技术的潜力，展示了如何执行离子的内部状态和集体运动状态之间的逻辑运算，并给出了明确的结构，离子之间的受控非门。

囚禁离子和原子的量子频率估计

Quantum frequency estimation with trapped ions and atoms

本文讨论了用量子增强方法测量Paul阱中离子和光晶格中中性原子跃迁频率的策略。我们表明，只有边际量子改进可以实现使用标准拉姆齐干涉在集体退相，这是在相关的实验设置中的噪声的主要来源的存在。因此，我们分析的方法的基础上消相干自由子空间，并证明量子增强可以很容易地实现，即使在显着不完善的状态准备和错误的检测的情况下。

囚禁离子的量子计算

Quantum computing with trapped ions

量子计算机有望比经典计算机更有效地解决某些计算任务。本文综述了囚禁离子量子计算机的最新实验进展。特别讨论了量子比特、量子门的各种实现和一些关键实验。此外，我们回顾了一些量子算法的实现，如量子信息的确定性隐形传态和纠错方案。

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。

四极和八极离子阱中离子运动的压缩相干态

Squeezed Coherent States of Motion for Ions Confined in Quadrupole and Octupole Ion Traps

在四极和八极组合（Paul和Penning）和射频（RF）阱的情况下，通过对相干态轨道应用含时变分原理（TDVP），描述了囚禁离子的准经典动力学.提出了一种去量子化算法，使系统的经典Hamilton（能量）函数成为压缩相干态的量子Hamilton的期望值。我们发展了这种方法，并具体化了具有轴对称和射频非谐电势的组合和射频陷阱的量子哈密顿量。我们还建立了我们考虑的特定陷阱的经典哈密顿函数，并找到经典的运动方程。

多个囚禁离子集体自由度的空间关联函数

Spatial correlation functions for the collective degrees of freedom of many trapped ions

空间关联函数提供了对量子系统内的量子关联的一瞥。线性阱中的离子共同形成非均匀的离散背景，声子的标量场在该背景上传播。被捕获的离子具有实验优势，每个离子都有自己的“内置”运动检测器：可以通过外部激光耦合到离子振动运动的电子状态。该方法可以高效地读出相互作用后的电子态，给出一个随机测量记录，其经典相关反映了离子集体振动态的量子相关。在这里，我们计算了这个一般结果，然后我们讨论了长的检测时间限制，并专门针对高斯态，最后我们比较了热态和压缩态的结果。

囚禁离子量子基态的加热理论

The theory of heating of the quantum ground state of trapped ions

利用位移算符理论，分析了囚禁离子振动基态的减布居。发现了两个加热时间，一个表征短时间行为，另一个表征长时间行为，分析了单离子和多离子的短时间行为，导出了不同模式的相对加热率公式。考虑了通过量子芝诺效应校正加热的可能性，以及利用抑制高次模加热来减少量子计算中的误差。