Demonstration of sympathetic cooling and diabatic ion transport in an ion trap quantum computer

离子阱量子计算机中交感冷却和非绝热离子传输的演示

基本信息

  • 批准号:
    2762752
  • 负责人:
  • 金额:
    --
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    Studentship
  • 财政年份:
    2022
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2022 至 无数据
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Ion transport on microchip X-junction ion trap array is a key ingredient to for the implementation of quantum algorithms on a trapped ion quantum computer (Fig. 1(a)). At Sussex we have recently realized a new generation of ion chips which incorporate an X-junction ion trap array as well as integrated current carrying wires required to implement high-fidelity 2-qubit gates (Fig. 1(b), Fig. 1(c)). We have already demonstrated transport through an X-junction ion trap array, along with other relevant shuttling operations. In order to execute quantum algorithm, we need to demonstrate fast ion transport operations making use of the idea of diabatic shuttling. We are developing diabatic shuttling as part of a collaboration with Florian Mintert's group at Imperial College London. In contrast to adiabatic ion transport where the ion remains of the bottom of the well of the shuttling potential, diabatic ion transport makes use of phase sensitive control of the trapping potentials in order to allow for fast transport without injecting kinetic energy to the ion. Sympathetic cooling is a key feature of an ion trap quantum computer as it allows to cool the ion holding quantum information without scrambling its internal state that is used to hold quantum information. Connecting sympathetic cooling and fast diabatic ion transport is a key ingredient in building a practical quantum computer. As part of this studentship, the student will demonstrate sympathetic cooling with Barium ions. The student will then introduce a set of ion transport protocols where they will demonstrate diabatic shuttling followed by sympathetic cooling. We will investigate optimal protocols and evaluate whether it is best to separate the quantum ion and the cooling ion before diabatic transport or carry out mixed species diabatic ion transport. The project will culminate in the execution of a quantum algorithm including gate execution, diabatic shuttling and sympathetic cooling.
微芯片X结中的离子传输离子陷阱阵列是在被困的离子量子计算机上实现量子算法的关键成分(图1(a))。在苏塞克斯,我们最近实现了新一代的离子芯片,其中包含X结离子陷阱阵列以及实施高保真2 Quity 2级门所需的集成电流携带电线(图1(b),图1(c))。我们已经通过X结离子陷阱阵列展示了运输,以及其他相关的穿梭操作。为了执行量子算法,我们需要证明利用非绝热班车的想法来证明快速离子运输操作。我们正在与伦敦帝国学院的Florian Mintert集团合作,开发绝型式班车。与绝热离子转运相反,在穿梭电位孔底部的离子残留物,绝热离子运输利用了对捕获势的相位敏感控制,以便在不向离子注入动能的情况下快速转运。同情冷却是离子陷阱量子计算机的关键特征,因为它允许冷却离子持有量子信息,而无需扰乱其内部状态,该状态用于持有量子信息。连接交感神经冷却和快速的绝热离子传输是构建实用量子计算机的关键要素。作为该学生的一部分,该学生将与钡离子表现出同情的冷却。然后,学生将引入一组离子传输方案,在其中展示具有糖尿病穿梭的,然后进行交感神经冷却。我们将研究最佳方案,并评估是否最好在绝热运输前分离量子离子和冷却离子或进行混合物种糖尿病离子转运。该项目将在执行量子算法(包括门执行,绝热穿梭和同情冷却)的执行中达到高潮。

项目成果

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