Berlin 2014 – scientific programme

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Q: Fachverband Quantenoptik und Photonik

Q 5: Quantum information: Atoms and ions I

Q 5.7: Talk

Monday, March 17, 2014, 12:15–12:30, UDL HS3038

Trennen von Ionenkristallen zur skalierbaren Quanteninformationsverarbeitung — •Thomas Ruster, Claudia Warschburger, Henning Kaufmann, Christian Schmiegelow, Vidyut Kaushal, Ferdinand Schmidt-Kaler und Ulrich Poschinger — QUANTUM, Institut für Physik, Universität Mainz, Staudingerweg 7, 55128 Mainz

Segmentierte Mikro-Ionenfallen ermöglichen skalierbare Experimente mit gefangenen, lasergekühlten Ionen. Grundlegende Operationen zum Betrieb [1] sind unter anderem der Transport [2,3] von Ionen zwischen Speicher- und Prozessorregionen sowie das Zusammenführen bzw. das Auftrennen von Ionenkristallen. Während des Trennprozesses geht das harmonische axiale Fallenpotential zeitweise in ein rein quartisches Potential über, was die Empfindlichkeit des Bewegungszustandes der Ionen gegenüber anomalem Heizen und Schwingungsanregung enorm erhöht. Wir stellen Verfahren vor, mit denen Trennoperationen mit geringer Anregung des Bewegungszustandes in typischen Mikro-Ionenfallen realisiert werden können und präsentieren unsere experimentellen Ergebnisse. Wir erreichen eine mittlere Anregung von n ≈ 5 Phononen pro Ion nach einer Trenndauer von 80 µs, was eine Verkettung von Trenn- und quantenlogischen Operationen ermöglicht, z.B. zur Realisierung von Quantenteleportation oder Verschränkungsaustausch innerhalb einer Ionenfalle.

[1] J. P. Home et al., Science 325, 1227-1230 (2009)

[2] A. Walther et al., PRL 109, 080501 (2012)

[3] R. Bowler et al., PRL 109, 080502 (2012)