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Lentes de fotónica cuántica

  • INTRODUCTION

El Sr. Jack Zhang (Ph.D.) se ha centrado en la computación cuántica y la red cuántica por el sistema de iones atrapados y la tecnología fotónica cuántica relacionada, para lograr el objetivo de establecer la computadora cuántica distribuida en una escala a largo plazo.


La red atrapada Ion Quantum Investigación y logros


El sistema de trampa de iones es una combinación de campos eléctricos o magnéticos que se utilizan para capturar partículas cargadas. Hemos desarrollado con éxito dos sistemas de iones Yb + atrapados (trampa de aguja y trampa de Paul) para la investigación de iones individuales y múltiples, respectivamente. El sistema incluye un entorno de vacío ultraalto (por debajo de 1e-12torr) para aislar el ión de un solo átomo cargado del entorno externo. Mediante cuatro láseres de longitudes de onda diferentes junto con los sistemas ópticos, la información cuántica puede almacenarse y computarse con el átomo ion. La lente objetivo microscópica con NA ~ 0.4 está diseñada para recolectar y determinar el estado cuántico con una eficiencia total de 1.1% (tenga en cuenta que el detector de sondeo tiene una eficiencia del 30% y la efectividad de la transmisión al 90%). Alternativamente, con una lente de objetivo de Apertura Numérica más alta, lo que resulta en una eficacia colectiva determinista mejor, una mayor fidelidad de lectura de la información cuántica. El tiempo de coherencia iónica de T1 probado es de 77 ms, con el sistema actualizado, Jack e Hyperion Optics juntos desarrollaron una lente microobjetivo NA0.7. No solo se trata de aumentar la eficiencia colectiva de fotones sino también de implementar el direccionamiento de iones individuales en la cadena de múltiples iones.




Ion-ion debe enredarse para lograr una red cuántica determinista. El Sr.Jack Zhang desarrolló una revolucionaria tecnología de cavidades FP basada en fibra que apunta a aumentar notablemente la eficacia de recolección de fotones (recolectada en la fibra) hasta 60% @ 369 nm de longitud de onda (Enviado a la Carta de Física Aplicada). Apoyado por tecnología desarrollada , la extraordinaria eficiencia de recolección asegura una tasa significativa de enredo de iones. (El grupo Chris Monroe logra solo un 10% de eficiencia de recolección de lentes y el effiency de acoplamiento de fibra es de solo 0.14, Nat. Phys. 11, 37 (2015)). Se puede lograr un fuerte acoplamiento entre la cavidad y el ion, formará una base significativa para servir al propósito de crear un acceso valioso para una amplia gama de investigación de la física.


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El Sr. Jack Zhang desarrolló con éxito un método confiable de fabricación de electrodos de aguja para estudiar la relación entre la rugosidad superficial y la velocidad de calentamiento de iones. Este método puede fabricar fácilmente los electrodos de aguja con una rugosidad superficial deseada, y otorga una patente emitida # ZL201410379919.6


Para la investigación de física, se realiza una simulación cuántica usando la trampa de iones (arXiv 1505.05734) que aplica el mecanismo Kibble-Zurek al modelo cuántico de Ising.


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Para acercarse a una gran computadora cuántica escalada, es necesario enredar una gran cantidad de qubits. El fotón es un portador de información ideal para enredar los qubits remotos, por ejemplo, puntos cuánticos NV centro o iones y fotones, etc. El grupo de Mr.Jack Zhang desarrolló el sistema de fotones, y su equipo es el primer grupo que genera ocho fotones enredados estado GHZ en el mundo (Nat. Comm. 2, 546 (2011)). Esta fuente de enredos de fotones es críticamente brillante (OL 33 (9) 968 (2008), PRL 115, 260402 (2015)).


Adoptando la tecnología de fotones entrelazados, y considerando fotones como un portador de enredos, el Sr. Zhang esperaría que el ion se enrede de la misma manera que las fotos en breve.




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