Wykład 18 Komputery kwantowe na pułapkach jonowych



Pobieranie 2,04 Mb.
Strona1/15
Data24.05.2018
Rozmiar2,04 Mb.
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   15

Wykład 18
Komputery kwantowe na pułapkach jonowych

Spośród pierwszych układów, które były zaproponowane dla budowy komputera kwantowego były liniowe pułapki z uwięzionymi jonami atomowymi. Jony atomowe mają niektóre własności atrakcyjne dla zastosowania jako kubitów: kubity mogą być rozmieszczone w taki sposób, żeby dekoherencja była bardzo wolną, co jednocześnie pozwala sczytywać bardzo efektywnie. Dla wyeliminowania zaburzeń tych idealnych właściwości, jony zostają jak najlepiej izolowane w przestrzeni. To można osiągnąć za pomocą pułapek elektromagnetycznych, które powstają za pomocą elektrycznych i magnetycznych pól w taki sposób, że wytwarzają minimum potencjału dla jonu w określonym punkcie w przestrzeni.



Jony, pułapki i światło

Zgodnie z twierdzeniem Earnshaw (w elektrostatycznym przypadku istnienie minimum potencjału elektrostatycznego w obszarze ładunków jest sprzeczne z prawem Gaussa) statyczne pola elektromagnetyczne, nie mogą uwięzić ładunek w stabilnej statycznej pozycji. Jednak, wykorzystując kombinacje statycznych i zmiennych pól elektromagnetycznych można uwięzić jony w efektywnym potencjale.



Rys.18.1. Dwie klasyczne pułapki jonowe

Na rys.18.1 są pokazane schematy geometryczne wykorzystywane w dwóch tradycyjnych pułapkach Paul’jego i Penninga. Obie zawierają osiowo symetryczny szereg elektrodów. Elektrody na osi symetrii mają taki sam potencjał, natomiast koła mają przeciwną polarność. Wynikowe pole jest podobne do kwadrupolowego, dla którego pole w centrum znika i rośnie we wszystkich kierunkach.

W przypadku pułapki Paul’jego, napięcia na elektrodach zmienia się sinusoidalnie. A zatem jon na przemian przyciąga się ku polarnym końcom pułapki albo ku kołowemu elektrodowi. W średnim, jon odczuwa sieć sił, które pchają jego ku centrum pułapki. Pułalka Penninga ma takie same elektrody, ale pole elektryczne jest statyczne: ono odpycha ku końcom pułapki. Jony poruszają się ciągłych kołowych elektrod za pomocą podłużnego pola magnetycznego.



Liniowe pułapki

Pułapka Paul’jego może być zrobiona też w postaci wydłużonej liniowej pułapki. Rys.18.2 pokazuje geometrię wykorzystywana w tym urządzeniu, która zawiera cztery równoległe pręty, które generują potencjał kwadrupolowy w płaszczyźnie prostopadłej do nich. Potencjał kwadrupolowy zmienia się z częstością radiową, a efekt uśrednienia czasowego na jony popycha ich ku osi symetrii pułapki, dopóki one poruszają się wzdłuż osi. Statyczny potencjał przykłada się ku końcom pułapki, co chroni jony od uciekania ich od osi. Wynikowy efektywny potencjał (uśredniony względem rf okresu) może być zapisany w postaci



, (18.1)

gdzie , są częstości wibracyjne wzdłuż trzech ortogonalnych osi. Będziemy zakładać, że , tj. silne uwięzienie w kierunku prostopadłym osi i słabe uwięzienie wzdłuż osi.


  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   15


©operacji.org 2017
wyślij wiadomość

    Strona główna