Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Бауместер Д. -> "Физика квантовой информации" -> 84

Физика квантовой информации - Бауместер Д.

Бауместер Д., Экерт А., Цайлингер А. Физика квантовой информации — М.: Постмаркет, 2002. — 376 c.
ISBN 5-94057-017-8
Скачать (прямая ссылка): fizikakvantovoyinformacii2002.pdf
Предыдущая << 1 .. 78 79 80 81 82 83 < 84 > 85 86 87 88 89 90 .. 151 >> Следующая

В результате численных расчетов было установлено, что в обоих случаях - внутри и вне режима Лэмба-Дике - сателлитное охлаждение можно использовать для перевода двух ионов в их основное состояние движения. Вне режима Лэмба-Дике сильная зависимость скорости охлаждения от ширины линии перехода у может быть использована для оптимизации времени охлаждения подбором у в ходе процесса охлаждения.
Типы ионов, использующихся для охлаждения, не обязательно должны совпадать с теми, которые пригодны для квантовых вычислений. В институте квантовой оптики им. М.Планка выполняется эксперимент, в котором задействованы линейные цепочки, содержащие ионы магния и индия. Индий можно очень эффективно подвергнуть сател-литному охлаждению в основное состояние [230], в то время как магний мог бы быть использован для переноса квантовой информации. Разделение процессов охлаждения и вычисления позволяет непрерывно охлаждать все нормальные моды без возмущения содержания квантового регистра.
В заключение разбора экспериментальных особенностей лазерного охлаждения в основное колебательное состояние в ловушках Пауля отметим, что любые случайно оставшиеся электрические поля, должны быть тщательно скомпенсированы. Такие поля могут быть вызваны неоднородностью полей на электродах и будут воздействовать на ионы, выталкивая их с оси ловушки. Следовательно, ионы будут испытывать остаточное микродвижение, которое препятствует надлежащему оптическому охлаждению. Случайные поля компенсируются приложением постоянных потенциалов к дополнительным электродам для того, чтобы втолкнуть ионы назад к оси ловушки. Это последовательно проделывается с единичным ионом, запертым в обычных
218 На подступах к квантовым вычислениям: эксперимент
ловушках Пауля, причем во всех трех пространственных направлениях. Такая же техника может быть использована и в линейных ионных ловушках В случае цепочки ионов, тщательное размещение всех электродов служит важной предпосылкой ликвидации микродвижения.
5.3.4 Ионные цепочки и нормальные моды
В линейной ионной ловушке ионы могут быть заперты и оптически охлаждены так, что они образуют упорядоченные структуры [212,231]. Если радиальное удержание достаточно сильное, ионы размещаются сами собой в линейную цепочку вдоль оси ловушки на расстояниях, определяемых равновесием между кулоновским отталкиванием и потенциалом, обеспечивающим аксиальное удержание. На рисунке 5.19 показан пример цепочки ионов Са+ в ионной ловушке.
•* * *• i •* Щу:М . * ш
Рис. 5.19. Пример ионной цепочки в линейной ловушке Пауля. Среднее расстояние между двумя ионами приблизительно равно 10 мкм. Время экспозиции CCD-камеры - 1с. Измеренное разрешение системы изображения, состоящей из линзы и CCD-камеры лучше не хуже чем 4 мкм. Для сравнения, см. [231].
Положения равновесия ионов могут быть оценены численно. Если потенциал ловушки близок к гармоническому, эти положения могут быть описаны единственным параметром - аксиальной частотой а>г
(5.9) [212, 232]. Малые смещения ионов из положения равновесия не описываются в терминах движения отдельных ионов, т.к. кулоновс-кое взаимодействие связывает заряженные частицы. Вместо этого движение ионной цепочки должно представляться в терминах нормальных мод цепочки частиц как целого, колеблющейся с определенными частотами. В качестве примера, рассмотрим два иона, запертых в линейной ионной ловушке. Первая нормальная мода соответствует колебанию целой цепочки ионов, двигающихся вперед и назад, как будто они жестко связаны. Такому колебанию отвечает т.н. мода центра масс (МЦМ) цепочки [232]. Вторая нормальная мода соответствует
Линейные ионные ловушки для квантовых вычислений 219
такому колебанию, когда ионы двигаются в противоположных направлениях. В более общем случае эта т.н. дышащая мода описывает цепочку N ионов, двигающихся с амплитудой, пропорциональной их расстоянию до центра ловушки. На Рис. 5.11а и b в разд. 5.2.9 показана стробоскопическая картина дышащей моды и движения центра масс, сделанная в университете Инсбрука для цепочки из 7 ионов.
Прямой расчет нормальных мод (собственных мод) и соответствующих собственных частот ионной цепочки дает следующие простые результаты [200,232]: (i) для одномерной цепочки, состоящей из Анионов существует точно N нормальных мод и нормальных частот; (ii) частота моды центра масс в точности совпадает с частотой единичного иона; (iii) частоты высших порядков слабо зависят от номера N, и представляются рядом (1, 1.732, 2.4, 3.05(2), 3.67(2), 4.28(2), 4.88(2), ...)сог, где числа в скобках обозначают максимальное отклонение частоты при увеличении N от 1 до 10 ионов, (iv) относительные амплитуды нормальных мод должны быть оценены численно (по крайней мере для цепочек, содержащих более чем 3 иона, см. уравнение (28) в [232]).
Рис. 5.20. Колебательное возбуждение цепочки из пяти ионов при наличии вешнего переменного напряжения. Слева направо: возбуждение отсутствует. Слабое и сильное возбуждение МЦМ (158.5 кГц), возбуждение дышащей моды (276.0 кГц).
После загрузки ловушки цепочкой ионов, нормальные моды могут быть возбуждены приложением дополнительного переменного напряжения либо к одному из кольцевых электродов, либо к компенсирующим электродам [212]. Возбуждение нормальной моды можно наблюдать как увеличение ширины пятна в CCD-камере задолго до появления провала в сигнале флуоресценции, регистрируемого фотоумножителем. Измерение частоты дышащей моды согласуется (с точностью не хуже 1 %) с ожидаемым значением, отличающимся в л/3~раз от частоты моды центра масс. На Рис. 5.20 представлено возбуждение
Предыдущая << 1 .. 78 79 80 81 82 83 < 84 > 85 86 87 88 89 90 .. 151 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed