Fast transitionless expansions of Gaussian anharmonic traps for cold atoms: bang-singular-bang control
结合基于不变量的逆工程、微扰理论和最优控制理论,我们设计了高斯非谐阱中冷中性原子或离子的快速、无跃迁展开。有界的可能的陷阱频率,并使用“砰奇异砰”控制,我们发现快速的过程持续时间的连续最小时间,对应于一个纯粹的砰-砰(步进频率常数)控制。
2014-01-07 quant-ph
Fast transport of two ions in an anharmonic trap
我们设计了一个陷阱的快速轨迹,使用一个捷径到绝热性技术的基础上不变量来传输两个离子。非谐性的影响进行了分析,第一微扰,近似,单一的相对运动模式,描述。然后我们使用经典计算和全量子计算。这允许识别在非谐性存在下使激发最小化的离散传输时间。在连续的传输时间范围内抑制非谐性影响的更好的策略是使用通过相对运动和质心运动之间的耦合而相对于实际频率偏移的有效陷波频率来修改轨迹。
2013-10-08 quant-ph
Large Scale Quantum Computation in an Anharmonic Linear Ion Trap
我们提出了一个大规模的量子计算机架构,通过稳定一个单一的大型线性离子链在一个非常简单的陷阱几何。通过将离子限制在非谐线性阱中,离子间距近似均匀,利用简单形状的激光脉冲耦合近连续的横向运动模,在多普勒温度下,在大的线性离子晶体中可以实现高保真度的量子门.
2009-01-09 quant-ph
Trigonometric protocols for shortcuts to adiabatic transport of cold atoms in anharmonic traps
绝热性的捷径已经被提出来加速原子或原子的波包的“慢”绝热输运。然而,具有适当边界条件的逆向工程方法的自由度提供了用于不同目的的数千个陷阱轨迹,例如,时间和能量最小化。在本文中,我们提出了快速和强大的原子传输的三角协议,考虑到三次或四次非谐性。数值结果表明,这种三角协议,特别是余弦反演算法,是更强大的和相应的最终能量激励是较小的,相比,在以前的实验中实现的正弦轨迹。
2017-05-18 quant-ph
Fast transport of Bose-Einstein condensates in anharmonic traps
提出了一种在无剩余激发的情况下,在非谐势阱中,在原子-原子相互作用存在的情况下,在短时间内输运玻色-爱因斯坦凝聚体(BEC)的方法。使用变分方法和逆向工程方法的组合,我们推导出一组Ermakov方程,考虑到质心运动和呼吸模式之间的耦合。通过这些方程的适当的逆工程策略,我们然后设计陷阱轨迹,以实现所需的边界条件。三次或四次非谐性的数值例子提供了快速和高保真度输运的BEC。潜在的应用是原子干涉测量和量子信息处理。
2022-10-07 cond-mat.quant-gas quant-ph
Quench dynamics of two interacting atoms in a one-dimensional anharmonic trap
探讨了一维简谐和非简谐势阱中两个相互作用粒子对耦合强度猝灭的时间响应。耦合强度从排斥相互作用变为吸引相互作用,反之亦然。详细分析了保真度、波包、单体约化密度矩阵和动量分布随时间的演化。结果发现,在动力学过程中,前和后淬火状态的影响互换。在非谐陷阱的情况下,质心激发态的额外贡献开始起作用,整个演化变得显着改变。然而,在某些情况下,淬火前和淬火后状态的影响仍然可以确定。考虑了基态和激发态的猝灭动力学。
2021-11-03 physics.atom-ph quant-ph
Macroscopic quantum many-body tunneling of attractive Bose-Einstein condensate in anharmonic trap
研究了吸引原子玻色-爱因斯坦凝聚体的稳定性和非简谐势阱中的宏观量子多体隧穿。我们利用相关的两体基函数,保持所有可能的两体相关性。非谐波参数($λ$)从谐波缓慢调谐到非谐波。对于每一个选择的$λ$的多体方程求解的解析。范德华相互作用的使用给出了与平均场结果大不相同的真实图像。对于弱非谐性,我们观察到,吸引凝聚获得稳定性与更多的玻色子相比,在纯谐波陷阱。从共振态到具有弱非谐性的束缚态的转变也与Moiseyev { \it et.al.}的早期研究有很大不同。[J.物理B:在。摩尔光学物理{ \bf{37} },L193(2004)]。我们还研究了隧道的亚稳凝聚体非常接近的临界数$N_{cr}$的崩溃,并观察到近崩溃的MQT是占主导地位的衰变机制相比,两体和三体的损失率。我们还观察到MQT在临界点附近的幂律行为。对纯谐波陷阱的计算结果与平均场的计算结果一致。然而,尽管MQT仍然是主要的衰变机制,但我们未能恢复非简谐陷阱中的幂律行为。
2013-06-05 cond-mat.quant-gas quant-ph
Intrinsic anharmonic effects on the phonon frequencies and effective spin-spin interactions in a quantum simulator made from trapped ions in a linear Paul trap
线性Paul阱中离子间的库仑排斥作用使势能在平衡位置附近展开时产生非谐项。我们研究这些非谐项的量子模拟器的准确性从被困离子的效果。具体地说,我们考虑线性链的$\text{Yb}^{171+}$离子稳定接近之字形过渡。我们发现,对于典型的实验温度,频率的变化不超过一个因素的$0.01\%$由于非谐耦合。此外,在有效的自旋-自旋相互作用(由自旋相关的光偶极力驱动)的偏移也往往是小的失谐到蓝色的横向质心频率。然而,失谐的自旋相互作用附近的其他频率可以导致不可忽略的非谐贡献的有效自旋-自旋相互作用。我们还研究了一个奇怪的行为所表现出的谐波自旋-自旋相互作用的范围内的中间失谐,其中最近的邻居自旋与离子链上的一个较大的空间分离的相互作用比最近的邻居与一个较小的空间分离更强烈。
2014-06-20 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Ion crystals in anharmonic traps
目前,人们正在深入研究如何用捕获的离子创建一台大规模量子计算机。众所周知,对于谐波势中的线性离子晶体,靠近中心的离子比靠近端部的离子间隔更近。随着离子数量的增加,这是有问题的。在这里,我们考虑一个线性离子晶体的非谐势是纯四次的位置。我们发现,离子更均匀地间隔相比,谐波的情况下。我们发展了一种计算基态性质的变分方法。我们还刻画了非谐势中的锯齿形跃迁。
2017-01-11 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech quant-ph
Improved anharmonic trap expansion through enhanced shortcuts to adiabaticity
本研究推广增强型绝热捷径(eSTA)方法,构建利用高阶项的替代eSTA方案,应用于高斯阱与手风琴晶格势膨胀,提升了量子控制的保真度与鲁棒性。
2025-10-29 quant-ph
Noise Analysis for High-Fidelity Quantum Entangling Gates in an Anharmonic Linear Paul Trap
在多量子比特系统中实现高保真度的量子门,其典型目标设定为99.9%,是实现容错量子计算的关键要求。为了达到这种保真度,需要仔细分析实验系统中的噪声和缺陷,并优化门操作以减轻其影响。在这里,我们考虑的容错量子计算的领先的实验系统之一,离子在非谐线性保罗陷阱,并优化纠缠量子门使用分段激光脉冲的援助下的所有集体横声子模式的离子晶体。我们提出了详细的分析各种内在的实验噪声的影响,以及不完善的实验控制的错误。通过显式计算,我们找到了实现多离子晶体中纠缠量子门99.9%的目标高保真度对这些相关噪声水平和控制精度的要求。
2018-05-31 quant-ph
Reply to comment in arXiv:1802.01382
在这里,我们回应最近提交的评论[arXiv:1802.01382]“通过单个捕获离子对Jarzynski相关信息理论平等的实验验证”PRL 120 010601(2018)。我们认为这个论点是量子系统中的热化,这与传统热力学中的对应物不同。
2018-08-05 quant-ph
Precise Feshbach resonance spectroscopy using tight anharmonic traps
费什巴赫共振是超冷原子实验中必不可少的控制工具。然而,对于复杂的原子物种,共振的理论表征变得具有挑战性。对于紧密间隔的共振,三体损耗的测量不能提供足够的分辨率来区分它们。由于这个原因,被困孤立原子的共振光谱正在成为最先进的状态。在这里,我们表明,捕获的原子在一个双阱势,如光晶格或一对光镊,不仅可以精确表征的共振位置和宽度,而且其磁极强度,提供有价值的信息有关的原子结构相关的后续多体研究。
2019-09-11 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Attractive Bose-Einstein condensates in anharmonic traps: Accurate numerical treatment and the intriguing physics of the variance
研究了一维非简谐势中吸引玻色子的动力学。特别强调的是放在方差的位置和动量多粒子运营商。质心和相对运动自由度的耦合需要精确的数值处理。采用多组态含时Hartree玻色子方法(MCTDHB),数值证明了能量、耗尽数和占据数以及位置和动量方差的高度收敛性.我们证明了基态和平衡动力学,凝聚和碎片凝聚,小系统和{ \it途中}的无限粒子极限,有趣的差异之间的密度和方差的吸引力玻色-爱因斯坦凝聚体出现。简要讨论了影响。
2018-06-29 cond-mat.quant-gas quant-ph
Superconducting microsphere magnetically levitated in an anharmonic potential with integrated magnetic readout
本文在集成检测的磁性芯片阱中悬浮700 ng超导微球,利用DC-SQUID测量质心运动,实现可调频率、长期稳定囚禁,并通过有限元建模分析非谐势导致的Duffing非线性与模式耦合。
2023-06-01 physics.app-ph quant-ph
Reply to Comment on "A local realist model for correlations of the singlet state"
Seevinck和Larsson的一般结论是,我们的模型利用了所谓的符合时间漏洞,产生了正弦(类量子)相关性,但没有模拟单重态,因为它不违反Larsson和Gill导出的相关贝尔不等式,因为为了获得正弦相关性,我们模型中的符合概率为零。在这个回答中,我们反驳了他们的论点,导致这一结论,并证明我们的模型可以重现光子和离子阱实验的结果与频率的巧合,不与观察相冲突。
2007-07-27 quant-ph
Reply to a Comment on "the Role of Dimensionality in the Stability of a Confined Condensed Bose Gas"
正如评论quant-ph/9712046的作者所指出的,在我们的论文quant-ph/9712030中,我们详细研究了限制在零程相互作用的谐波阱中的玻色-爱因斯坦凝聚体(BEC)的亚稳性。众所周知,具有吸引零程相互作用的BEC是不稳定的,但可以是亚稳定的。在本文中,我们分析了维数的吸引和排斥相互作用的BEC亚稳性的作用。
1998-01-02 quant-ph
Simulation of the elementary evolution operator with the motional states of an ion in an anharmonic trap
根据最近的建议L。Wang)和雅江翠雀花(D. Babikov,J. Chem. Phys. 137,064301(2012),我们从理论上说明了使用$Cd^+$离子在轻微非谐势中的运动态来模拟单粒子时间相关薛定谔方程的可能性。将模拟的波包在空间网格上离散化,并将网格点映射到定义量子比特网络的离子运动态上。在每个网格点的定位概率是从处于相应运动状态的群体中获得的。量子门是与模拟系统的含时薛定谔方程相对应的基本演化算符。相应的矩阵可以通过任何数值算法来估计。利用多目标最优控制理论得到了能够驱动离子量子比特态之间的这种幺正变换的射频场。假设离子在基态运动状态下被冷却,并且预备步骤包括用初始模拟波包的幅度初始化量子位。然后,通过连续应用门和读出运动态布居,获得了在网格点处的局域化概率的时间演化。对于给定的模拟势,门场总是相同的,只有准备初始波包的场必须针对不同的模拟进行优化。我们通过应用耗散Lindblad动力学来检查模拟的稳定性,以防止由于阱电极中的波动电场而引起的退相干。
2015-03-03 quant-ph
Atomic Supersymmetry, Oscillators, and the Penning Trap
本文首先介绍了原子超对称性的一些背景知识和结果。概述了任意维超对称库仑问题和振子问题之间的联系。接下来,我处理的问题,找到一个描述的超光速为基础的量子亏损理论的振荡器。一个模型与非调和项,产生分析本征函数的任意尺寸的解决这个问题。最后,我表明,geonium原子(粒子包含在一个潘宁陷阱)提供了一个实现的多维谐振子在一个理想化的限制。这里提出的非调和理论提供了一种模拟现实情况的手段。
1995-08-22 quant-ph
Motional refocusing for trap-off Rydberg gates
Technion - Israel Institute of Technology(以色列理工学院);Weizmann Institute of Science(魏茨曼科学研究所)
该研究开发了一种仅通过可编程捕获光强度切换的运动重聚焦协议,可消除关阱里德伯门的释放-再捕获循环加热,抑制剩余加热并实现无加热的中性原子门。
2026-08-06 physics.atom-ph quant-ph
Rotating quantum droplets confined in an anharmonic potential
本文研究了非谐势阱中双玻色-爱因斯坦凝聚体混合物形成的量子液滴的旋转性质,通过改变原子数和势阱角动量/角速度识别出多种相,并与单组分问题进行了比较。
2023-12-06 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
A Kaleidoscope of Topological Structures in Dipolar Bose-Einstein Condensates with Weyl-Like Spin-Orbit Coupling in Anharmonic Trap
本文研究偶极玻色-爱因斯坦凝聚体中偶极相互作用、类Weyl自旋轨道耦合、旋转与非简谐陷阱的相互作用,揭示丰富的密度与自旋拓扑结构(含分数斯格明子)及临界行为,为量子计量提供资源。
2025-06-20 cond-mat.quant-gas quant-ph
Reply to "Comment on 'Precision measurement of the Casimir-Lifshitz force in a fluid'"
我们已经回顾了Geyer等人[arXiv:0708.1548]关于我们最近工作[Phys. Rev. A 75,060102(R)(2007)]的评论,虽然我们不同意他们的批评,但我们感谢他们给我们机会添加有趣的补充材料和更详细的实验描述。我们进一步描述了我们的计算,并解释了为什么一个更复杂的模型是不必要的。我们还提出了详细的实验中的静电力的影响,在我们的测量和显示,由于功函数的差异的贡献是小的,剩余的静电力主要是由陷阱电荷和外部字段。最后,我们估计了双层相互作用的影响。这些额外的计算和测量支持了我们原来的结论,即实验结果与Lifshitz理论是一致的。
2008-02-27 quant-ph
Quantum decoherence of an anharmonic oscillator monitored by a Bose-Einstein condensate
研究了在对称双势阱中被玻色-爱因斯坦凝聚体(BEC)监控的量子非谐振子的动力学行为。分析了测量装置在振荡器上引起的(非指数)退相干。详细的准经典和量子分析。在第一种情况下,对于一个任意的初始相干态,观察到两个不同的退相干制度:一个初始的高斯衰减,其次是幂律衰减较长的时间。这两个政权的特征时间尺度的报告。在全量子情况下,观察到的退相干的代数时间衰减的解析近似表达式。
2014-10-28 quant-ph
Correlated many-body noise and emergent $1/f$ behavior in an anharmonic fluctuator model
从表面发出的波动电场是捕获离子量子位中退相干的主要来源。在这里,我们表明,超辐射声子诱导的激发交换吸附原子之间可以导致降低电场噪声在低温下。我们导出了具有$M$振动能级的$N$涨落噪声谱到$N+M-1 \choose N$ -1二能级偶极子的精确映射。我们提供的条件,无处不在的$1/f$噪声可以出现,即使该系统是由只有一种类型的波动,从而提出了一种新的机制的现象。
2021-05-02 physics.atom-ph quant-ph
Atomic quadrature squeezing and quantum state transfer in a hybrid atom-optomechanical cavity with two Duffing mechanical oscillators
本文从理论上研究了激光驱动的混合光机械腔中的量子态转移,该腔具有两个可移动的类Duffing非简谐镜,其中包含一个全同的二能级原子系综。两个非简谐振子的Bogoliubov模到原子模的量子态转移导致原子的正交压缩超过了标准量子极限3dB,这可以通过光机械耦合强度和原子-场耦合强度来控制。有趣的是,产生的原子压缩可以通过Duffing非谐性对噪声源具有鲁棒性。结果表明,Duffing非简谐性的存在为在两个机械振子之间在短时间内实现高保真度的强压缩态转移提供了可能.
2018-11-05 quant-ph
Fast separation of two trapped ions
我们设计快速协议,分离或重组两个离子在分段保罗陷阱。通过对由谐波和四次项组成的捕获势的时间演化进行逆向工程,可以在几微秒内执行这些过程而无需最终激发。这些时间比迄今为止实验报告的时间短得多。设计是基于动力学不变量和动力学模态。在潜在的最小值谐波近似以外的非谐性考虑微扰。对未知的潜在偏差的稳定性也进行了研究。
2016-08-02 quant-ph
Fidelity decay in trapped Bose-Einstein condensates
利用量子保真度(Loschlaughecho)的概念研究了玻色-爱因斯坦凝聚体的量子相干性。冷凝物被限制在一个细长的非谐势阱中,并受到一个小的随机势的作用,例如由激光散斑产生的势。数值实验表明,量子保真度保持恒定,直到一个临界时间,之后它突然下降,在一个单一的陷阱振荡周期。临界时间依赖于凝聚原子的数目和微扰的振幅。这种行为可以通过测量两种在稍微不同的势中演化的凝聚体的干涉条纹来观察。
2008-01-29 quant-ph
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。
2017-05-10 quant-ph
Macroscopic Quantum Interference of the Center-of-Mass Motion of Levitated Superconducting Microparticles enabled by Magnetic Higher-Order Traps
Universitat Autònoma de Barcelona(巴塞罗那自治大学);Chalmers University of Technology(查尔姆斯理工大学);Karlsruhe Institute of Technology(卡尔斯鲁厄理工学院);Stockholm University(斯德哥尔摩大学);Nordita, KTH Royal Institute of Technology and Stockholm University(北欧理论天体物理学研究所,瑞典皇家理工学院与斯德哥尔摩大学联合);Institut de Science et d’Ingénierie Supramoléculaires, UMR No. 7006, CNRS, University of Strasbourg(超分子科学与工程学院,法国国家科学研究中心第7006联合研究实验室,斯特拉斯堡大学)
研究如何用静磁高阶多极阱产生悬浮超导微粒运动的宏观量子干涉,通过组合多极磁场构建多种阱势,实现特定非线性,还提出产生非高斯运动态的协议并分析相关动力学等。
2026-07-07 physics.app-ph quant-ph
Employing trapped cold ions to verify the quantum Jarzynski equality
我们提出了一个计划来调查的非平衡工作分布的量子粒子下,良好控制的转换的外部潜力,利用一个单一的离子在一个分段的线性保罗陷阱的多功能性。我们详细描述了如何运动的量子态的一个单一的离子可以准备,操纵,并最终读出,以充分确定在谐波和非谐波电位的自由能差。独特的我们的系统,我们展示了如何离子可能会沉浸在一个工程激光场水库。因此,囚禁离子是研究开放和封闭量子系统中Jarzynski等式的理想工具。
2008-08-04 quant-ph
Compact Toroidal Ion Trap Design and Optimization
我们提出了一种新型的紧凑的环形,或“晕”,离子阱的设计。这样的阱可用于质谱分析、研究小库仑簇环、量子信息应用或其中感兴趣的是环拓扑的其他量子模拟。我们目前的结果从蒙特卡罗优化的陷阱设计参数,使用有限元分析模拟,最大限度地减少高阶非谐项的捕获赝势,同时保持完全控制离子的位置在赝势节点在3D中使用静态偏置场。这些模拟基于使用现成部件的实际电极设计,但可以很容易地缩放到具有类似电极间距的任何尺寸的陷阱。我们还推导出了两个离子在紧凑的晕阱中的晶体相变的条件,这是库仑晶体在这种几何结构中的第一个非平凡的相变。
2010-07-14 quant-ph
Interferometer with a driven trapped ion
我们提出了一种干涉测量弱力使用一个单一的离子进行设计的时间依赖的自旋相关的力量。考虑到不同的情况下,如弱力作用在两个分支上,在一个分支上,或有错误的驱动力之间的关系的未知力和最终的人口被发现的显式表达式。设计陷阱轨迹的灵活性用于最小化由于陷阱中的非谐性引起的误差。该方法的优点是使用的几何相位,它提供了稳定性,设计灵敏度控制快于绝热过程的可能性,和独立的结果上的运动状态的小振荡制度,其中的有效电位是纯粹的谐波。
2018-07-19 quant-ph
Surface trap with adjustable ion couplings for scalable and parallel gates
本文设计了一种表面电极Paul阱,通过调节直流电压实现离子运动分离或耦合,支持并行MS纠缠门,并验证了其可扩展性及在声子占据和频率漂移下的性能。
2024-01-17 quant-ph
Transition from the mean-field to the bosonic Laughlin state in a rotating Bose-Einstein condensate
我们考虑一个弱相互作用的玻色-爱因斯坦凝聚体,它以简谐势或弱非简谐势旋转。进行数值计算,我们调查的行为的气体在这两种情况下的角动量,或相当于作为陷阱的旋转频率的增加。而在一个纯粹的谐波势的情况下,气体的过渡从平均场制度的相关,“劳克林”,制度,在非谐波约束的情况下,平均场近似仍然总是有效的。我们比较我们的推导结果在这两种情况下,使用平均场近似,以及对角化的多体哈密顿量考虑一个小的原子数。
2019-05-23 cond-mat.quant-gas quant-ph
Quantum Synchronization in quadratically coupled quantum van der Pol oscillators
我们在耦合范德波尔振子中实现非线性非谐相互作用,研究系统的量子同步行为。研究了两种振子模型中的量子同步,即耦合量子vanderPol振子和非简谐自振子。我们证明了所考虑的系统表现出高阶同步通过耦合在经典和量子域。我们发现,由于非谐性的非线性相互作用的振荡器系统中的相位锁定制度,这是一个纯粹的非经典效应,并没有观察到在经典域中的声子阻塞。我们还证明了对于耦合非简谐振子,由于非线性相互作用,系统表现出多共振锁相行为。我们指出,同步阻塞的出现是由于强烈的相互关系的振子,导致声子反聚束在相同的参数制度。在非谐振子的情况下,我们说明了聚束和反聚束效应的同时发生的结果,同时负和正相关的非谐振子之间。我们使用功率谱研究了振荡器频率夹带中的上述特征,其中可以观察到强耦合制度中的正常模式分裂和Mollow三重态。最后,我们提出了一个可能的实验实现所考虑的系统在囚禁离子和光学机械设置。
2022-07-04 nlin.AO quant-ph
Direct measurement of the Wigner function of atoms in an optical trap
我们提出了一个方案,使用拉姆齐干涉直接探测的维格纳函数的中性原子被限制在一个光阱。所提出的方案依赖于公认的事实,即在相空间中的给定点$(x,p)$处的维格纳函数与奇偶算子相对于该点的期望值成比例。在这项工作中,我们表明奇偶偶和奇偶奇运动态可以映射到两个不同的内部状态的原子,通过使用状态依赖的捕获势。维格纳函数因此可以在相空间中逐点测量,并直接测量内部态布居。数值模拟表明,该计划是强大的,因为它不仅适用于深,谐波势,但也浅,非谐波陷阱。
2022-05-30 physics.atom-ph quant-ph
Cryogenic Trapped-Ion System for Large Scale Quantum Simulation
本文介绍了一个用于自旋模型大规模量子模拟的低温离子捕获系统。我们的设备是基于一个分段刀片离子阱封闭在4 K低温恒温器,这使我们能够定期捕获超过100个$^{171}$ Yb $^+$离子在线性配置数小时,由于低背景气体压力从差分低温泵。我们的特点是低温真空使用捕获离子晶体作为压力计,测量非弹性和弹性碰撞率与分子背景气体。我们证明了近等距的离子间距链高达44个离子使用非谐轴向电位。这种大的线性离子链的可靠的生产和寿命的提高将使量子模拟的自旋模型,是棘手的经典计算机建模。
2018-02-09 physics.atom-ph quant-ph
Cubic Phase Gate with a Trapped Ion Oscillator
Centre for Quantum Technologies, National University of Singapore(新加坡国立大学量子技术中心);Department of Physics, National University of Singapore(新加坡国立大学物理系)
本文实验演示了一种通过数值优化态相关力脉冲来近似三次相位门的协议,适用于真空和低α相干态输入,并验证了其性能,可扩展至其他非线性幺正操作。
2026-09-29 physics.atom-ph quant-ph
Theoretical basis for quantum simulation with a planar ionic crystal in a Penning trap using a triangular rotating wall
离子阱中的量子模拟的挑战之一是有效的自旋-自旋交换耦合在整个晶格上是不均匀的。这在潘宁陷阱实现中可能特别重要,其中在陷阱边缘处的椭圆边界的存在导致晶体中的位错。通过增加一个额外的非谐势以更好地控制离子间距,并增加一个三角形旋转壁势以减少位错的出现,可以实现更好的离子位置均匀性。在这项工作中,我们计算了轴向声子频率和自旋相关的光偶极力驱动的自旋-自旋相互作用,并讨论了更均匀的离子间距对Penning陷阱量子模拟器的自旋模拟性能的影响。事实上,我们发现自旋-自旋相互作用在很宽的参数范围内表现得更像幂律。
2015-08-11 cond-mat.quant-gas quant-ph
High-Harmonicity Planar Penning Traps for Single-Electron Qubits
Indian Institute of Technology Delhi(德里印度理工学院);Inter-University Accelerator Centre(大学间加速器中心);GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung(德国重离子研究中心)
该研究针对量子信息处理中单电子量子比特的应用需求,通过解析处理有限电极间隙问题,优化了平面彭宁陷阱的几何结构与电极电压,以最小化非谐波性,相关结果与有限元模拟相符。
2026-08-19 physics.atom-ph quant-ph
A monolithic segmented 3D ion trap fabricated from fused silica by selective laser-induced etching
ETH Zürich–PSI Quantum Computing Hub(苏黎世联邦理工学院-保罗谢勒研究所量子计算中心);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);Oxford Ionics(牛津离子体公司);NVIDIA(英伟达);Nanophotonic Systems Laboratory, Department of Mechanical and Process Engineering, ETH Zurich(苏黎世联邦理工学院机械与工艺工程纳米光子学系统实验室)
该研究采用选择性激光诱导刻蚀制备整体式分段三维离子阱,实现33个$^{40}$Ca$^+$离子链的稳定囚禁控制,验证了其在量子科学应用中的可行性。
2026-09-03 physics.atom-ph quant-ph
Thermally induced entanglement of atomic oscillators
激光冷却的线性Paul阱离子是实现量子模拟,特别是多体系统量子模拟的理想选择。有助于这一点的性质也提供了在少体系统中展示意想不到的量子现象的机会。一对离子在这样的陷阱中相互作用,通过库仑相互作用交换振动量子。这种线性相互作用可以通过与其中一个离子的内部两能级结构的基元耦合进行非谐调制。在自身耦合到离子的内部基态的被动耦合振荡器中的热能的驱动下,非线性相互作用自主地且无条件地在离子的机械模式之间产生纠缠。我们研究这种反直觉的热诱导纠缠几个实验可行的模型系统,并提出参数制度,最先进的被困离子系统可以产生这样的现象。此外,我们证明了这种热诱导纠缠的多量子比特增强。
2022-03-03 quant-ph
Controlling trapping potentials and stray electric fields in a microfabricated ion trap through design and compensation
在利用捕获离子的量子信息处理中的最新进展已经证明需要能够保持和操纵许多(>10)离子的链的新离子阱架构。在这里,我们提出了一个新的线性陷阱,可扩展的互补金属氧化物半导体(CMOS)技术,是非常适合这个挑战的微制造的设计和详细的表征。44个独立控制的直流电极提供了许多自由度,需要构建非谐势阱,穿梭离子,合并和分裂离子链,精确调谐长期模式频率,并调整陷阱轴的方向。直流电极上的微加工电容器抑制射频拾取和过度微动,而顶层接地层简化了电场的建模并保护下面的陷阱结构。在基板上的局部孔提供从下面的烘箱进入捕获区域,允许通过物种选择性光电离确定性加载特定的同位素/元素序列。孔径和射频电极的形状进行了优化,以尽量减少扰动的捕获赝势。实验室实验验证了模拟电势并表征了捕获寿命、杂散电场和离子加热速率,而空间变化杂散电场的测量和消除可以形成几乎等间距的离子链。
2012-07-09 physics.atom-ph quant-ph
Nonclassical correlated deterministic single-photon pairs for a trapped atom in bimodal cavities
单光子和单光子对本质上是非经典的,是量子科学和技术的基本要素。本文提出在单光子水平上实现双模腔中单个原子的非经典关联确定性光子对。结果表明,双模腔的光子发射具有较高的单光子纯度和较大的腔内光子数,这是光学斯塔克位移增强的能谱非谐性和量子干涉抑制的双光子激发的综合作用.我们的方案通过构造一个高度可调谐的腔增强确定性参量下转换过程产生对腔模具有强光子阻塞的光子-光子对。此外,我们发现,交叉关联函数之间的两个腔模式极大地违反了柯西-施瓦茨不等式的经典边界,这毫不含糊地证明了非经典的单光子对。我们的结果揭示了一种产生具有强非经典关联的高质量双模单光子源的突出策略,它可以在量子网络的分布,长距离量子通信和量子物理的基础测试中提供广泛的应用。
2022-04-15 quant-ph
Transient dynamics of parametric driving for single-electron image current detection in a Paul trap
University of California, Berkeley(加州大学伯克利分校);Challenge Institute for Quantum Computation, University of California, Berkeley(加州大学伯克利分校量子计算挑战研究所);School of Physics, Huazhong University of Science and Technology(华中科技大学物理学院)
本文提出利用参数驱动的瞬态动力学实现保罗陷阱中单电子非破坏性检测,克服了传统稳态方法的局限,通过控制参数驱动斜率锁定电子运动频率,提高信号鲁棒性。
2026-05-14 nlin.CD physics.atom-ph physics.ins-det
Nonlinear Spectroscopy of Controllable Many-Body Quantum Systems
我们建立了一种新的方法来探测空间分辨的相互作用的多体系统的多时间关联函数,与可扩展的实验开销。具体而言,设计用于具有单位点可寻址性的捕获离子链中的多维光谱的非线性测量协议使我们能够,例如,区分相干和非相干传输过程,量化潜在的非谐性,并确定无退相干子空间。
2014-10-06 physics.atom-ph quant-ph