利用导线耦合空间分离离子的运动量子态

将不同陷阱中的离子量子比特互连是扩展离子量子计算的挑战之一。本理论研究聚焦于利用导线耦合分离的平面陷阱中离子的运动量子态。这种互连离子陷阱的方法提供了一种替代激光耦合远距离量子比特的方案。我们纳入了 $1/f^{\tilde{\alpha}}$（异常）表面加热噪声的影响，以聚合和近期的实验发现作为运动态退相干时间 $t_{\mathrm{deco.}}$ 解析模型的基础。我们优化后的耦合系统设计可用于交换量子信息，其交换时间 $t_{\mathrm{ex.}}$ 小于信息衰减时间 $t_{\mathrm{deco.}}$ 的十分之一。我们推导了系数 $\zeta$，该系数将耦合系统各部分的电容联系起来，并纠正了先前多项工作中常见的一个疏漏。在可能的情况下，我们计算了经典信号强度和经典噪声强度，并使用（经典）信噪比 $\ge 10$ 的准则进一步约束设计参数。我们讨论了所有参数的取值范围，并绘制了 $t_{\mathrm{deco.}} /t_{\mathrm{ex.}}$ 比值以及热噪声的信噪比，以评估能够实现量子信息传递的特定参数范围。尽管 $1/f^{\tilde{\alpha}}$ 表面噪声显著限制了参数范围，我们发现使用导线在分离的表面陷阱中的离子量子比特之间交换量子信息不存在障碍。此外，利用现有技术和材料以及单电荷离子，这应当是可行的。