Rydberg excited Calcium Ions for Quantum Interactions

里德伯格激发钙离子进行量子相互作用

基本信息

  • 批准号:
    EP/J007854/1
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 28.74万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    Research Grant
  • 财政年份:
    2011
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2011 至 无数据
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Trapped cold ions are among the most advanced systems to implement quantum information processing. In current experiments entanglement of the qubits, represented by long lived internal atomic states, is achieved via quantum control of the (collective) motion of the ion crystal. Instead, we propose an unprecedented experimental program supported by theory, where the huge dipole moments associated with Rydberg excited ions are the basis of extremely strong spin-dependent long range interactions, and thus exceptionally fast entangling operations as basic building blocks for quantum computing and quantum simulation. While in the short term the fundamental questions to be explored are the understanding of Rydberg excitation and dynamics of single and multiple ions stored in linear Paul traps, and the various ways of manipulating this dynamics with external electromagnetic fields, the long term promise of this project is a potentially scalable very fast ion trap quantum processor, and in particular also a novel efficient quantum simulator of spin models, for Heisenberg type interactions to exotic matter with topological phases. A main experimental challenge is the requirement of a coherent light source near 122nm for the ion Rydberg excitation. Our consortium is in the remarkable and unique situation where in a single laboratory both these coherent light sources as well as advanced ion quantum computing setups are available, thus allowing us to explore this extremely promising new frontier of Rydberg ion quantum information processing on a comparatively short time scale. The planned experiments will be based on the well established techniques of ion trapping, quantum state detection and manipulation with laser fields. An adapted quantum shelving method is proposed to detect transitions to Rydberg states with unity detection efficiency on individual ions even in large crystals. Initially we will accurately determine energy levels and atomic properties of ion Rydberg states, and then we aim for mutual Rydberg state interactions of adjacent ions. Such gate interactions, Rydberg induced quantum phase transitions and a full tomography of the resulting quantum state benefit from the highly developed schemes in quantum information processing. In the future, beyond the experimental horizon of the three-year project, fast Rydberg ion quantum logic operations could possibly be combined with the conventional gate schemes and modern ion trap technology.
囚禁冷离子是实现量子信息处理的最先进系统之一。在目前的实验中,以长寿命内部原子态为代表的量子比特的纠缠是通过对离子晶体(集体)运动的量子控制来实现的。相反,我们提出了一个由理论支持的史无前例的实验方案,其中与里德堡激发离子相关的巨大偶极矩是极强的依赖于自旋的长程相互作用的基础,因此极快的纠缠操作作为量子计算和量子模拟的基本构件。虽然短期内要探索的基本问题是理解储存在线性Paul陷阱中的单个和多个离子的里德堡激发和动力学,以及利用外部电磁场操纵这种动力学的各种方法,但该项目的长期前景是一个潜在的可扩展的非常快速的离子陷阱量子处理器,特别是一个新的高效的自旋模型量子模拟器,用于Heisenberg型与具有拓扑相的奇异物质的相互作用。一个主要的实验挑战是需要122 nm附近的相干光源来激发离子里德堡。我们的联盟处于一个非凡而独特的情况下,在一个实验室中,既可以使用这些相干光源,也可以使用先进的离子量子计算设备,从而使我们能够在相对较短的时间尺度上探索这一极有前途的里德堡离子量子信息处理的新前沿。计划中的实验将基于成熟的离子捕获、量子态检测和激光操控技术。提出了一种改进的量子搁置方法,即使在大晶体中也能以单位的探测效率检测到里德堡态的跃迁。首先,我们将准确地确定离子里德堡态的能级和原子性质,然后我们的目标是相邻离子之间的相互里德堡态相互作用。这种门相互作用、里德堡诱导的量子相变以及由此产生的量子态的全层析成像得益于量子信息处理中高度发达的方案。在未来,在这个为期三年的项目的实验范围之外,快速里德堡离子量子逻辑运算可能会与传统的门方案和现代离子陷阱技术相结合。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Igor Lesanovsky其他文献

Applications of Gravity Assists in the Bicircular and Bielliptic Restricted Four-Body Problem
重力辅助在双圆和双椭圆受限四体问题中的应用
  • DOI:
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    桂 法称;Igor Lesanovsky;Y. Noguchi;K. Oshima and T. Yanao
  • 通讯作者:
    K. Oshima and T. Yanao
Generalized Dicke nonequilibrium dynamics in trapped ions. Physical Review Letters, 112 (2). 023603.
捕获离子中的广义迪克非平衡动力学。
  • DOI:
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    S. Genway;Weibin Li;C. Ates;Benjamin P. Lanyon;Igor Lesanovsky
  • 通讯作者:
    Igor Lesanovsky
Superfluid flow past an obstacle in annular Bose–Einstein condensates
超流体流过环形玻色-爱因斯坦凝聚中的障碍物
Spontaneous creation of nonzero-angular-momentum modes in tunnel-coupled two-dimensional degenerate Bose gases
隧道耦合二维简并玻色气体中非零角动量模式的自发产生
  • DOI:
  • 发表时间:
    2010
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Tom Montgomery;Robin Scott;Igor Lesanovsky;Mark Fromhold
  • 通讯作者:
    Mark Fromhold
Shuttling of Rydberg Ions for Fast Entangling Operations.
用于快速纠缠操作的里德伯离子穿梭。
  • DOI:
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
  • 影响因子:
    8.6
  • 作者:
    J. Vogel;Weibin Li;A. Mokhberi;Igor Lesanovsky;Ferdinand Schmidt
  • 通讯作者:
    Ferdinand Schmidt

Igor Lesanovsky的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Igor Lesanovsky', 18)}}的其他基金

Quantum simulation of mesoscopic systems with highly excited atoms and ions
高激发原子和离子介观系统的量子模拟
  • 批准号:
    EP/H024069/1
  • 财政年份:
    2010
  • 资助金额:
    $ 28.74万
  • 项目类别:
    Research Grant

相似国自然基金

分子高振动-转动激发态结构中的复杂相互作用
  • 批准号:
    11074204
  • 批准年份:
    2010
  • 资助金额:
    38.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似海外基金

Channeling Excited States Towards New Productive Photochemical Pathways
将激发态引导至新的高效光化学途径
  • 批准号:
    2350308
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 28.74万
  • 项目类别:
    Standard Grant
CAS: Proton-Coupled Electron Transfer Reactions from Ligand-to-Metal Charge Transfer Excited States.
CAS:配体到金属电荷转移激发态的质子耦合电子转移反应。
  • 批准号:
    2400727
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 28.74万
  • 项目类别:
    Standard Grant
CAREER: First-Principles Discovery of Optically Excited States in Van der Waals Magnetic Structures
职业生涯:范德华磁结构中光激发态的第一原理发现
  • 批准号:
    2339995
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 28.74万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Redox and Excited State Properties of Oligothiophene-Bearing Ru(II) Photodrugs
含低聚噻吩 Ru(II) 光药物的氧化还原和激发态性质
  • 批准号:
    2400127
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 28.74万
  • 项目类别:
    Standard Grant
CAREER: Computational Design of Fluorescent Proteins with Multiscale Excited State QM/MM Methods
职业:利用多尺度激发态 QM/MM 方法进行荧光蛋白的计算设计
  • 批准号:
    2338804
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 28.74万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
CAREER: Chiral Phenomena of Excited States in Spintronics
职业:自旋电子学中激发态的手性现象
  • 批准号:
    2339615
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 28.74万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
EESM: Externally Excited Synchronous Motor
EESM:外励同步电机
  • 批准号:
    10062788
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 28.74万
  • 项目类别:
    Collaborative R&D
Unraveling Ultra-High-Energy Cosmic Ray Accelerators by De-excited Gamma-ray
通过去激发伽马射线解开超高能宇宙射线加速器
  • 批准号:
    23KJ1222
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 28.74万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for JSPS Fellows
CAS: Collaborative Research: Photophysics and Electron Transfer Reactivity of Ion Radical Excited States
CAS:合作研究:离子自由基激发态的光物理学和电子转移反应性
  • 批准号:
    2246509
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 28.74万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Investigation of Long-Range Charge Transfer and Excited State Processes in Biochemical Systems
生化系统中长程电荷转移和激发态过程的研究
  • 批准号:
    10713085
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 28.74万
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了