Osnabrück 2002 – wissenschaftliches Programm
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Q: Quantenoptik
Q 113: Quantum Computing
Q 113.2: Vortrag
Montag, 4. März 2002, 14:15–14:30, HS 11/215
Experimente zur Verwirklichung eines Quantengatters in einer linearen Ionenfalle — •Mark Riebe, Stephan Gulde, Hartmut Häffner, Gavin Lancaster, Paul Barton, Ferdinand Schmidt-Kaler und Rainer Blatt — Institut für Experimentalphysik, Universität Innsbruck, A-6020 Innsbruck, Österreich
Wir speichern 40Ca+-Ionen in einer linearen Falle. Die Erzeugung von Ionen geschieht durch ein resonantes Photoionisationsschema [1], wodurch Probleme mit elektrostatischen Aufladungen und der Verschmutzung der Fallenelektroden vermieden werden. Zur Realisierung der Qubits benutzen wir den S1/2-Grundzustand und den metastabilen D5/2-Zustand [2]. Logische Gatteroperationen werden durch Einstrahlen von Laserlicht auf dem S1/2 - D5/2-Übergang durchgeführt, welches auf einzelne Ionen im Kristall fokussiert wird. Die Adressierungsoptik wurde an einer Kette aus zwei Ionen getestet (Abstand d ≈ 6 µm), wobei die Breite des Intensitätsprofils (FWHM) zu 2,5 µm bestimmt wurde. In einer zweistufigen Kühlung benutzen wir erst Dopplerkühlung auf dem S1/2 - P1/2-Übergang, dann Seitenbandkühlung auf dem S1/2 - D5/2-Übergang, und erreichen 95 % Grundzustandsbesetzung für die axiale Mode, die für das Quantengatter benutzt werden soll. Die Energie der Radialbewegung wird allein durch Dopplerkühlen auf 2-3 Phononen reduziert, was zur Realisierung des Gatters ausreicht. Damit erfüllt unser Experiment die Vorraussetzungen, um Bell-Zustände bzw. ein Cirac-Zoller-Quantengatter mit zwei Ionen experimentell zu verwirklichen.
[1] S. Gulde et. al. Appl. Phys. B, 73, 8, 861-863
[2] F. Schmidt-Kaler et. al., J. Mod. Opt, 47, No. 14/15, 2573-2582