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Quantenoptiklinsen

  • INTRODUCTION

Herr Jack Zhang (Ph.D.) hat sich auf das Quantencomputer- und Quantennetzwerk durch das System der Quantenphotonen-Technologie mit eingefangenen Ionen konzentriert, um das Ziel zu erreichen, den verteilten Quantencomputer auf einer langfristigen Skala zu etablieren.


The Trapped Ion Quanten-Netzwerk Forschung und Erfolge


Das Ionenfallensystem ist eine Kombination aus elektrischen oder magnetischen Feldern, die zum Einfangen geladener Teilchen verwendet werden. Wir haben erfolgreich zwei eingeschlossene Yb + -Ionen-Systeme (Nadelfalle und die Paul-Falle) für die Einzel- bzw. Mehrfachionenforschung entwickelt. Das System enthält eine Ultrahochvakuumumgebung (unter 1e-12torr), um das einzelne geladene Atomion von der äußeren Umgebung zu isolieren. Mit vier verschiedenen Wellenlängen können Laser zusammen mit den optischen Systemen die Quanteninformation speichern und mit dem Atom-Ion berechnen. Die mikroskopische Objektivlinse mit NA ~ 0.4 wurde entwickelt, um den Quantenzustand mit einer Gesamteffizienz von 1.1% zu erfassen und zu bestimmen (berücksichtigen Sie, dass der Detektor 30% Effizienz und die Transmissionseffektivität 90% hat). Alternativ kann mit einer Objektivlinse mit höherer numerischer Apertur eine deterministisch bessere kollektive Effizienz erzielt werden, was eine größere Auslesetreue der Quanteninformation ergibt. Die Ionenkohärenzzeit des getesteten T1 beträgt 77 ms. Das System wurde aufgerüstet, und Jack und Hyperion Optics entwickelten zusammen eine NA0.7 Mikroobjektivlinse. Es soll nicht nur die kollektive Effizienz der Photonen erhöhen, sondern auch die Einzelionenadressierung in der Multiionenkette implementieren.




Ion-Ion sollte verschränkt sein, um ein deterministisches Quantennetzwerk zu erreichen. Mr.Jack Zhang entwickelte eine revolutionäre faserbasierte FP-Hohlraum-Technologie, die darauf abzielt, die Effizienz des Photonensammelns (gesammelt in der Faser) auf bis zu 60% bei 369 nm Wellenlänge zu erhöhen. Unterstützt von selbst entwickelter Technologie , die außerordentliche Sammeleffizienz sichert eine signifikante Rate von Ionenverschlingungen (Die Chris Monroe Gruppe erreicht nur 10% Linsensammeleffizienz und der Faserkopplungseffizienz ist nur 0,14, Nat. Phys. 11, 37 (2015)) Eine starke Kopplung zwischen Hohlraum und Ion kann erreicht werden, sie wird eine wichtige Grundlage bilden, um einen wertvollen Zugang für ein breites Spektrum der Physikforschung zu schaffen.


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Herr Jack Zhang hat erfolgreich eine zuverlässige Nadelelektroden-Herstellungsmethode entwickelt, um die Beziehung zwischen Oberflächenrauhigkeit und der Ionenerwärmungsrate zu untersuchen. Dieses Verfahren kann die Nadelelektroden mit einer gewünschten Oberflächenrauhigkeit leicht herstellen und gewährt ein erteiltes Patent # ZL201410379919.6


Für die physikalische Forschung wird eine Quantensimulation mit der Ionenfalle (arXiv 1505.05734) durchgeführt, die den Kibble-Zurek-Mechanismus auf das Quanten-Ising-Modell anwendet.


Quantenphotonik Erfolge


Um einen großen Quantencomputer zu erreichen, müssen wir eine große Anzahl von Qubits verschränken. Das Photon ist ein idealer Informationsträger, um die entfernten Qubits zu verschränken, zB Quantenpunkte NV-Zentrum oder Ionen und Photonen usw. Die Gruppe von Herrn Jack Zhang entwickelte das Photonensystem, und sein Team ist die erste Gruppe, die acht Photonen im GHZ-Zustand verschränkt die Welt (Nat. Comm. 2, 546 (2011)). Diese Photonen-verschränkte Quelle ist kritisch hell (OL 33 (9) 968 (2008), PRL 115, 260402 (2015)).


Indem er die Technologie verschränkter Photonen anwendete und das Photon als Verwicklungsträger betrachtete, würde Mr. Jack Zhang erwarten, dass das Ion in der gleichen Weise wie Fotos verschränkt werden kann.




DETAILS

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