囚禁里德堡离子：从自旋链到快速量子门

我们研究了囚禁在线性 Paul 阱中的里德堡离子的动力学，并讨论了在构成阱的静态和时变电场存在下离子里德堡态的性质。研究了多离子系统中的相互作用，并推导了线性离子链内部电子态与外部振荡模的耦合方程。我们表明，通过微波修饰场可以实现离子间强烈的偶极 - 偶极相互作用。利用具有大量子亏损的低角动量态，内部动力学可以映射为一对修饰里德堡态的有效自旋模型，该模型描述了离子晶体中里德堡激发的动力学。我们证明了通过离子链的激发转移可以在纳秒时间尺度上实现，并讨论了在离子链中实现快速双量子比特门的方案。