独立势阱中离子的可调自旋 - 自旋相互作用与纠缠

量子模拟——利用一个量子系统来模拟另一个可控性较差的系统——可能有助于理解那些无法用经典计算机建模的许多量子系统。各种量子系统在控制和操纵方面已取得令人瞩目的进展，但剩余的 challenge 之一是实现可扩展的设备。在这方面，被困在独立可调势阱中的单个离子很有前景。在此，我们实现了该方法的基本特征，并演示了对两个离子之间库仑相互作用的确定性调节，同时独立控制它们的局部势阱。该方案适用于模拟一系列自旋 - 自旋相互作用，但为了表征我们装置的性能，我们选择了一种能将两个离子的内部状态以 0.82(1) 的保真度进行纠缠的方案。将此构建模块扩展至离子阱微加工工艺所能实现的二维网络，可能会提供一种新的量子模拟器架构，在设计离子排列及其相互作用的规模和灵活性方面具有广泛优势。为了执行有用的量子模拟，包括分数子量子霍尔效应等引人入胜的凝聚态现象的模拟，数十个离子的阵列可能就足够了。