Published 2012 | Version v1
Miscellaneous

Architecture for a scalable ion-trap quantum computer

Description

A scalable architecture for quantum information processing with trapped ions depends, among other things, on the ability to store and manipulate large numbers of ions within a single processing unit, i.e. the ion trap. To reliably control the ions these traps must be stable and well characterised. Furthermore, reliable ways of sharing the information between the ions have to be developed. This work presents the development of and the results from two segmented-trap experiments. First, the ions are used as electrical field probes which serves as the basis for a novel diagnostic tool. With these probes light-induced charging of trap structures was observed with a sensitivity of 40 elementary charges per root Hz. Second, a way to share quantum information in a multiplexed trap structure by direct coupling between two trapping sites is presented. A coherent exchange of the motional states between two ions, separated by 54 microns, was observed. The coupling strength between these two trap sites was increased using additional ions as near-field antennae. (author)

Availability note (English)

Available from Library of the University of Innsbruck, Innrain 50, 6020 Innsbruck (Austria)

Abstract (German)

Skalierbare Architekturen für Quanteninformatik mit Ionenfallen basieren auf der Möglichkeit eine größere Anzahl von Ionen innerhalb eines Prozessors (einer Ionenfalle) zu speichern und zu manipulieren. Für eine zuverlässige Kontrolle der Informationsträger (Ionen) bedarf es stabil arbeitender Fallen, die gut charakterisiert sind. Auerdem benötigt man eine zuverlässige Methode, die Information zwischen den Ionen zu teilen und zu übertragen. In dieser Arbeit werden der Aufbau und die Resultate zweier Experimente mit segmentierten Ionenfallen präsentiert. Zum Einen wurden Ionen als Sensoren für elektrische Felder verwendet, was eine neuartige Diagnostik ermöglicht. Mit dieser Methode konnten lichtinduzierte Ladungen auf Oberflächen der Ionenfalle mit einer Genauigkeit von 40 Elementarladungen pro Wurzel Hz nachgewiesen werden. Desweiteren konnte durch eine direkte Kopplung zweier Fallenbereiche eine mögliche Umsetzung für die Verteilung von Quanteninformation in multiplexen Fallen erforscht werden. Dabei wurde ein kohärenter Austausch von Bewegungszuständen zweier Ionen, die 54 Mikrometer voneinander entfernt waren, beobachtet. Die Kopplungsstärke zwischen den Fallenbereichen wurde durch zusätzliche Ionen als Nahfeldantennen verstärkt. (author)

Additional details

Publishing Information

Imprint Pagination
85 p.

INIS

Country of Publication
Austria
Country of Input or Organization
Austria
INIS RN
45049281
Subject category
S74: ATOMIC AND MOLECULAR PHYSICS; S75: CONDENSED MATTER PHYSICS, SUPERCONDUCTIVITY AND SUPERFLUIDITY;
Resource subtype / Literary indicator
Thesis, Non-conventional Literature
Descriptors DEI
COUPLING; ELECTRIC FIELDS; IONS; PROBES; QUANTUM COMPUTERS; QUANTUM INFORMATION; TRAPS
Descriptors DEC
CHARGED PARTICLES; COMPUTERS; INFORMATION