مقاله حمل و نقل یون چند منظوره مقیاس پذیر در یک تله الکترود سطح بر اساس شبکه

چکیده

We present a scalable method for the control of ion crystals in a grid-based surface electrode Paul trap and characterize it in the context of transport operations that sort and reorder multispecies crystals. By combining co-wiring of control electrodes at translationally symmetric locations in each grid site with the site-wise ability to exchange the voltages applied to two special electrodes gated by a binary input, site-dependent operations are achieved using only a fixed number of analog voltage signals and a single digital input per site. In two separate experimental systems containing nominally identical grid traps, one using $^{171}\mathrm{Yb}^{+}$-$^{138}\mathrm{Ba}^{+}$ crystals and the other $^{137}\mathrm{Ba}^{+}$-$^{88}\mathrm{Sr}^{+}$, we demonstrate this method by characterizing the conditional intra-site crystal reorder and the conditional exchange of ions between adjacent sites on the grid. Averaged across a multi-site region of interest, we measure sub-quanta motional excitation in the axial in-phase and out-of-phase modes of the crystals following these operations at exchange rates of 2.5 kHz. These conditional transport operations display all necessary components for sorting qubits, and could be extended to implement other conditional operations involving control fields such as gates, initialization, and measurement.

چکیده به فارسی (ترجمه ماشینی)

ما یک روش مقیاس پذیر برای کنترل کریستال های یونی در یک تله الکترود سطح بر اساس شبکه ارائه می دهیم و آن را در زمینه عملیات حمل و نقل توصیف می کنیم که کریستال های چندپایی را مرتب و مرتب می کند.با ترکیب سیم کشی الکترودهای کنترل در مکان های متقارن ترجمه در هر سایت شبکه با توانایی سایت عاقلانه در تبادل ولتاژهای اعمال شده به دو الکترود مخصوص که توسط یک ورودی باینری ساخته شده است ، عملیات وابسته به سایت با استفاده از تنها تعداد مشخصی از آنالوگ حاصل می شودسیگنال های ولتاژ و یک ورودی دیجیتال واحد در هر سایت.در دو سیستم آزمایشی جداگانه که حاوی تله های شبکه ای یکسان است ، یکی با استفاده از $^{171} \ Mathrm {yb}^{+} $-$^{138} \ mathrm {ba}^{+} $ کریستال و دیگری $^^{137} \ mathrm {ba}^{+} $-$^{88} \ mathrm {sr}^{+} $ ، ما این روش را با توصیف تنظیم کننده کریستالی درون محل شرط و تبادل شرطی بین یونها نشان می دهیمسایت های مجاور در شبکه.به طور متوسط در یک منطقه چند سایت مورد علاقه ، ما تحریک حرکت زیر کوانا را در حالت های محوری در فاز و خارج از فاز کریستال ها به دنبال این عملیات با نرخ ارز 2.5 کیلوهرتز اندازه می گیریم.این عملیات حمل و نقل مشروط تمام مؤلفه های لازم را برای مرتب سازی Qubits نشان می دهد ، و می تواند برای اجرای سایر عملیات مشروط شامل زمینه های کنترل مانند دروازه ، اولیه سازی و اندازه گیری گسترش یابد.