Rydberg Blockaded Ensemble Qubits and Atom-Photon Quantum Interfaces

里德堡封锁系综量子位和原子光子量子接口

基本信息

  • 批准号:
    1104531
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 61万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Continuing Grant
  • 财政年份:
    2011
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2011-09-01 至 2015-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Quantum computers hold the promise of transformative improvements to our ability to solve hard data processing problems by taking advantage of quantum mechanical phenomena including superposition states and entanglement. This project will continue experimental development of a quantum information processor based on qubits encoded in Rubidium atoms, and quantum logic gates that are mediated by interactions between highly excited atomic Rydberg states. The experimental approach uses laser cooled Rubidium atoms stored in optical traps. Ensemble qubits that use many atoms instead of one for storing quantum information have advantageous properties for transmitting quantum information. In this project ensemble qubits subject to Rydberg atom interactions will be studied and their use for single atom loading, fast quantum measurements, and efficient light-atom quantum interfaces will be demonstrated. The broader impacts of this work are twofold. First, this research will contribute to the development of a large scale quantum processor that exceeds the capabilities of conventional classical computers. The availability of such a device would have far reaching impact on numerical mathematics, information security, and problems in the simulation of quantum systems related to the development of new, technologically valuable materials. Second, the research program will contribute to the training of students and postdoctoral researchers for careers in science and engineering. People from diverse backgrounds will be educated and trained in modern experimental science, and will be equipped to bridge the boundary between physics and information science. Training will occur via curriculum enrichments, and through direct participation in the University based research program. We will also inform the local community about the importance of physics to information technology, and new developments in the area of quantum information science. Outreach to the public will be facilitated by public visiting days at the Physics department, laboratory tours, and faculty visits to local schools.
量子计算机通过利用量子机械现象(包括叠加状态和纠缠)来解决我们解决硬数据处理问题的能力的变革性改进的希望。该项目将继续基于rubidium原子中编码的量楼的量子信息处理器的实验开发,以及由受激发的原子rydberg状态之间相互作用介导的量子逻辑门。实验方法使用存储在光学陷阱中的激光冷却的rubidium原子。使用许多原子而不是用于存储量子信息的集合量子台具有传输量子信息的有利属性。在这个项目中,将研究受到rydberg Atom相互作用的量子机的集合量子台,并将证明它们用于单个原子载荷,快速量子测量和有效的光原子量子界面。 这项工作的更广泛影响是双重的。首先,这项研究将有助于开发大规模量子处理器,该处理器超出了传统的古典计算机的功能。这种设备的可用性将对与新技术有价值材料的开发相关的量子系统模拟中的数值数学,信息安全和问题产生巨大影响。其次,该研究计划将有助于培训学生和博士后研究人员的科学和工程职业。来自不同背景的人将接受现代实验科学的教育和培训,并能够弥合物理学和信息科学之间的边界。培训将通过课程丰富和直接参与大学的研究计划进行培训。我们还将告知当地社区物理学对信息技术的重要性以及量子信息科学领域的新发展。在物理部,实验室旅行和对当地学校的教职员工访问的公开访问日,将促进向公众推广。

项目成果

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    Rimantas Grigonis

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