通过齐曼位移实现的捕获离子中的共振冷却——带有谱选性
量子物理
2026-05-28 v1
摘要
捕获离子中的高保真量子逻辑运算通常需要将离子集体运动冷却至接近基态。由于冷却离子运动通常涉及如自发光子散射等耗散过程，故常用共振冷却对选定的冷却离子进行冷却，以在门操作序列之间对离子链进行冷却，而不影响数据量子比特。常见的冷却离子包括不同的原子种类、同一品种的不同同位素或可单独寻址的离子。每种方法都存在硬件复杂度增加、径向模式冷却效率降低以及重新排序事件引入额外实验开销等挑战。我们演示一种共振冷却方案，利用通过狭窄四极跃迁可达的内部亚稳态原子能级，运用自然的齐曼位移和单独寻址的拉曼跃迁，实现对非冷却或“数据离子”与冷却离子之间的隔离。我们在冷却过程中展现了对数据离子的适度退相干，同时保持量子门操作的高保真度要求。
引用
@article{arxiv.2605.27577,
title = {Sympathetic Cooling in Trapped Ions with Spectral Selectivity via the Zeeman Shift},
author = {Kavyashree Ranawat and Jiyong Yu and Andrew Van Horn and Jacob Whitlow and Kenneth R Brown and Jungsang Kim},
journal= {arXiv preprint arXiv:2605.27577},
year = {2026}
}