Quantum Gates and Small Cluster States with Trapped Neutral Atoms

量子门和具有俘获中性原子的小团簇态

基本信息

项目摘要

We plan to investigate small strings of neutral atoms for applications in quantum information processing. The atoms are stored, one by one, in a standing wave dipole trap and the interaction between the atoms, necessary for the implementation of quantum gates, will be realized through controlled cold collisions. For this, we will employ the technique of spin dependent transport. This technique will allows us to manually split the wave functions of the trapped atoms in a deterministic and fully controlled single atom Stern-Gerlach experiment, where the dipole trap provides the effective magnetic field. By recombining the atomic wave function, we will then realize a single atom interferometer and directly measure the coherence properties of the splitting process. A sequence of splitting operations, carried out on a single atom, will result in a quantum analogue of the Gallon board, where the atom carries out a quantum walk. Such quantum walks have recently been proposed as an alternative approach to quantum computing. Our ultimate goal is the implementation of fundamental quantum gates using controlled cold collisions within a register of 2-10 trapped neutral atoms. A parallel application of such quantum gates should then open the route towards the preparation of small cluster states consisting of up to 10 individually addressable qubits.
我们计划研究用于量子信息处理中的中性原子的小串。原子被储存,一一逐一存储在静电波偶极子陷阱中,而原子之间的相互作用将通过受控的冷碰撞来实现量子门的实施所需的。为此,我们将采用旋转依赖运输的技术。该技术将使我们能够在确定性且完全控制的单原子恒星gerlach实验中手动将被困原子的波函数分开,其中偶极陷阱提供有效的磁场。通过重新组合原子波函数,我们将实现单个原子干涉仪,并直接测量分裂过程的相干性能。在单个原子上进行的一系列分裂操作将导致加仑板的量子类似物,该加仑板进行了量子行走。最近提出了这种量子步行作为量子计算的替代方法。我们的最终目标是使用2-10个陷阱中性原子寄存器中的受控冷碰撞实施基本量子门。然后,此类量子门的并行应用应打开途径,以制备小型群集状态,该状态由多达10个单独寻址的Qubits组成。

项目成果

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