論文の概要: Bilayer crystals of trapped ions for quantum information processing
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2312.10681v3
- Date: Tue, 9 Jan 2024 09:05:37 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-01-10 19:10:35.940329
- Title: Bilayer crystals of trapped ions for quantum information processing
- Title（参考訳）: 量子情報処理のための捕捉イオン二層結晶
- Authors: Samarth Hawaldar, Prakriti Shahi, Allison L. Carter, Ana Maria Rey,
John J. Bollinger, Athreya Shankar
- Abstract要約: ペニングトラップは、数百のイオンが2つのよく定義された層に自己組織化する、驚くほどクリーンな2層結晶を実現するために使用できることを示す。
これらの2層結晶は、アンハーモニックトラップ電位を含むことにより可能となる。
2層以上の多層結晶を実現するために、ここで提示されたアイデアを拡張することが可能である。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Trapped ion systems are a leading platform for quantum information
processing, but they are currently limited to 1D and 2D arrays, which imposes
restrictions on both their scalability and their range of applications. Here,
we propose a path to overcome this limitation by demonstrating that Penning
traps can be used to realize remarkably clean bilayer crystals, wherein
hundreds of ions self-organize into two well-defined layers. These bilayer
crystals are made possible by the inclusion of an anharmonic trapping
potential, which is readily implementable with current technology. We study the
normal modes of this system and discover salient differences compared to the
modes of single-plane crystals. The bilayer geometry and the unique properties
of the normal modes open new opportunities, in particular in quantum sensing
and quantum simulation, that are not straightforward in single-plane crystals.
Furthermore, we illustrate that it may be possible to extend the ideas
presented here to realize multilayer crystals with more than two layers. Our
work increases the dimensionality of trapped ion systems by efficiently
utilizing all three spatial dimensions and lays the foundation for a new
generation of quantum information processing experiments with multilayer 3D
crystals of trapped ions.
- Abstract（参考訳）: トラップされたイオンシステムは量子情報処理の主要なプラットフォームであるが、現在は1Dおよび2D配列に制限されており、スケーラビリティとアプリケーション範囲の両方に制限が課されている。
本稿では,この限界を克服するために,数百個のイオンが2つのよく定義された層に自己組織化する2層結晶を実現するために,ペニングトラップを用いる方法を提案する。
これらの二層結晶は、現在の技術で容易に実装できるアンハーモニックトラップポテンシャルを包含することにより可能となる。
本システムでは, 通常のモードについて検討し, 単平面結晶のモードと相違点について検討した。
双層幾何学と正規モードのユニークな性質は、特に量子センシングと量子シミュレーションにおいて新しい機会を開き、単平面結晶では単純ではない。
さらに,2層以上の多層結晶を実現するために,ここで提示したアイデアを拡張できる可能性が示唆された。
本研究は,3次元の空間的次元を効率的に活用し,捕獲イオンの多層3次元結晶を用いた新しい量子情報処理実験の基礎を築いた。
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