PIF: Beyond Adiabatic State Preparation with Ultracold Trapped Ion Quantum Simulators

PIF:使用超冷俘获离子量子模拟器进行超越绝热态的制备

基本信息

  • 批准号:
    1314295
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 16.5万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Continuing Grant
  • 财政年份:
    2013
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2013-08-01 至 2017-07-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

In the early 1980's, Richard Feynman proposed a new way to perform computation that directly involves quantum mechanical effects and differs from conventional digital computers that are classical in nature (having one of two states in each bit). Recently, experimental groups have started to realize these Feynman ideas with trapped ion quantum simulators. These devices mimic the quantum behavior of particles by simulating them in a controlled quantum-mechanical arena. The work in this grant focuses on determining how to carry out the next generation of these experiments. They are controlled by shining lasers onto the ions that are in the trap which apply forces onto the ions that depend on the quantum state the ion is in. These forces induce vibrations into the collection of ions, and these vibrations can be detrimental to the functioning of the simulator. This work will determine the effects of these vibrations on the computation and will develop methods to both understand and to control those effects. Work will be carried out in close collaboration with two experimental groups who are building these simulators.One graduate student will be trained during the period of this grant. The training will help develop the technologically savvy workforce. In addition, a number of classroom visits to local schools in the Arlington, VA school district will be undertaken and presentations will be made that cover different phenomena in quantum mechanics (magnetism for elementary school and the two-slit experiment for middle school). The research work will focus on new paradigms for analog quantum simulation which, if successful, could have an impact on developments of novel computing technologies in the future.
在1980年代初期,理查德·菲曼(Richard Feynman)提出了一种直接涉及量子机械效应的新方法,与经典的传统数字计算机不同(每一点都有两个状态之一)。最近,实验组已开始使用被困的离子量子模拟器实现这些Feynman的想法。 这些设备通过在受控的量子力学舞台中模拟粒子来模仿粒子的量子行为。这项赠款的工作重点是确定如何进行下一代这些实验。 它们是通过将激光闪烁到陷阱中的离子上的,这些激光器将力施加在离子所在的量子状态的离子上。这些力将振动诱导到离子集合中,这些振动可能不利于模拟器的功能。 这项工作将确定这些振动对计算的影响,并将开发出理解和控制这些影响的方法。 工作将与两个正在建立这些模拟器的实验组密切合作进行。将在本赠款期间对一个研究生进行培训。培训将有助于发展精通技术的员工队伍。此外,还将进行许多教室访问弗吉尼亚州阿灵顿学区的当地学校,并将进行介绍,以涵盖量子力学中不同现象(小学的磁性和中学的两套学实验)。研究工作将集中于用于模拟量子模拟的新范式,如果成功的话,将来可能会影响新型计算技术的发展。

项目成果

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