微运动下囚禁离子的高保真度量子门

二维或三维 Paul 阱可以囚禁大量形成 Wigner 晶体的离子，这将为可扩展量子计算提供理想的架构，除了微运动这一问题，它被广泛认为是高保真度量子门的杀手。令人惊讶的是，我们在此表明，微运动根本不是设计高保真度量子门的障碍，即使微运动的幅度显著超出了 Lamb-Dicke 条件的要求。通过精确求解量子 Mathieu 方程，我们以四极 Paul 阱中的两个离子为例，展示了微运动下量子门设计的原理。所提出的微运动量子门可扩展至多离子情形，为可扩展的囚禁离子量子计算开辟了一条新途径。