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镱离子阱 量子计算
经典计算机的历史是从使用真空管的初始概念验证，到最终完善的现代硅基架构而发展起来的。现在，量子计算机正从概念验证转向实用设计，并且正处于扩展到越来越多相干、连接良好的量子比特的阶段。自从 Cirac 和 Zoller 证明了一种将任意幺正运算应用于离子线性阵列的可行方法 [1] 以来，离子量子计算机一直是量子计算发展的有力竞争者。最近，霍尼韦尔 [2] 和 IonQ [3] 推出了两台使用镱的工业量子计算机。这些计算机采用镱同位素离子 171 Yb + 最外层 S 壳层的价电子来编码量子比特的状态。有两种相互竞争的架构：MUSIQC 和 QCCD [4,5]。为什么要使用稀土元素呢？ [Xe] 4f 14 6s 1 电子构型之所以具有吸引力，是因为它通过使用 P 轨道实现了超精细到光学的耦合。此外，它相当容易实现。有几种元素和同位素可能适合这种构型。为什么特别选择 171 Yb +？选择这种同位素的动机是需要核自旋 1/2、观测稳定性和一阶塞曼不敏感时钟状态。可以考虑放射性同位素，但同位素必须足够稳定和普遍，以便与典型的金属源隔离。此外，我们要求电离能合理，电离原子带正电。171 Yb + 是唯一满足这些限制的同位素。
基于穿梭的离子阱量子信息处理
在微结构射频阱阵列中移动捕获离子量子比特为实现可扩展量子处理节点提供了一条途径。建立这样的节点，提供足够的功能来代表新兴量子技术（例如量子计算机或量子中继器）的构建块，仍然是一项艰巨的技术挑战。在这篇评论中，作者对这种架构进行了全面介绍，包括相关组件、它们的特性及其对整个系统性能的影响。作者提出了一种基于均匀线性分段多层阱的硬件架构，由定制的快速多通道任意波形发生器控制。后者允许以足够的速度和质量进行一组不同的离子穿梭操作。作者描述了微结构离子阱、波形发生器和附加电路的相关参数和性能规格，以及用于验证系统性能的合适测量方案。此外，还详细描述并表征了动态量子比特寄存器重新配置的一组不同的基本穿梭操作。
离子阱量子信息测量方法
创建比常规方法效果更好的量子算法（例如大整数分解）使量子计算成为现代物理学的重点。在物理构建量子计算的各种方法中，Cirac 和 Zoller [ 1 ] 提出的离子阱方法尤为有前景。离子阱的有效性已通过大量实验得到证明，证实了其在实际量子计算中的潜力。离子阱是一种利用电场和/或磁场将带电粒子（离子）限制在特定空间区域的装置。这种限制允许对离子进行操纵和分析。事实上，精确控制单个离子的能力可以实现精确的量子操作，而捕获离子的长相干时间可确保复杂计算期间的稳定性 [ 2 ]。离子阱系统的可扩展性进一步使得构建更大的量子系统成为可能，高保真量子门可最大程度地减少操作错误。此外，离子阱有助于产生纠缠态，这对于量子通信和分布式计算至关重要。在这种情况下，离子阱中的势通常用谐振子来近似，这为分析离子的运动和相互作用提供了一个完善的框架，这对于实现量子门和其他必要的操作至关重要 [3]。阱内离子之间的相互作用（包括光学或电磁谐振器中的离子）可以建模为耦合的谐振子，这对于控制量子态和执行纠缠等量子操作至关重要。这些相互作用可以进入各种耦合状态——弱、强和超强——每一种耦合状态都在提高量子计算机的性能和可扩展性方面发挥着关键作用 [4,5]。在量子计算领域，特别是在囚禁离子系统的哈密顿动力学框架内，对各种量子度量的细致理解至关重要。例如，纠缠熵测量子系统之间的量子相关性，指示共享的信息量。这对于量子算法和协议（如纠错和加密）非常重要。另一个指标是计算复杂度，它评估量子计算所需的资源，包括量子比特的数量和量子电路的深度。这反映了量子操作的难度和算法的效率。高纠缠熵通常会导致计算复杂度增加，因为维持纠缠需要更复杂、更深的电路。另一方面，通过按顺序排列量子门，可以形成高效的量子算法，使量子计算机能够解决超出传统计算机能力的问题 1 。量子门与波函数相互作用的研究很重要；将参考状态 | ψ R ⟩ 转换为目标状态 | ψ T ⟩ 需要应用一个幺正变换 U ，这是通过一系列通用门实现的。优化这些门序列至关重要，因为通往同一目标状态的可能路径是无限的。电路深度，即连续操作的数量，与计算复杂度有关。
多层原子和离子阱的制造
增加受控原子和量子比特的数量的一个基本前提是允许应用相应量信号的微结构，例如B.通过整合微波线路。这是通过叠加结构实现的，类似于多层电路板。 PTB 结构由一组厚金属导体层组成，这些层彼此通过电介质隔开，并通过通孔选择性地相互连接。原则上，金属层的数量是不受限制的，因为每一层都具有高度精确的整体平面化。该工艺仅使用符合环境超高真空对原子和离子捕获的严格要求以及低温操作的材料；此外，该结构的高频特性非常优异。
多层原子和离子阱的制造
增加受控原子和量子比特的数量的一个基本前提是允许应用相应量信号的微结构，例如B.通过整合微波线路。这是通过叠加结构实现的，类似于多层电路板。 PTB 结构由一组厚金属导体层组成，这些层彼此通过电介质隔开，并通过通孔选择性地相互连接。原则上，金属层的数量是不受限制的，因为每一层都具有高度精确的整体平面化。该工艺仅使用符合环境超高真空对原子和离子捕获的严格要求以及低温操作的材料；此外，该结构的高频特性非常优异。
主题：磁脑摄影/磁源成像
摘要和证据分析：根据美国神经病学学会（MEG）（MEG）（2009）磁脑电图（MEG），也称为磁源成像（MSI）是对脑活动产生的磁场的无创测量。典型的MEG记录是使用具有100到300磁力计或梯度计（传感器）的设备在磁性屏蔽室内进行的。它们被排列在一个名为Dewar的头盔形式的容器中。露水充满了产生超导性的液态氦气。产生磁场图的大脑源可以很容易地映射并显示在核监管MRI上。这会导致视觉显示正常的大脑活动，例如雄辩的皮层用于视觉，触摸，运动或语言的位置。它显示出同样良好的脑活动异常，例如癫痫病
![arXiv:2108.09123v1 [physics.atom-ph] 2021 年 8 月 20 日](/simg/8\88f8ad6954367c3e6e1351492ba17dd60d0259b3.webp)
arXiv:2108.09123v1 [physics.atom-ph] 2021 年 8 月 20 日
我们描述了用于存储和冷却原子氢 (H) 的大型磁阱的设计和性能。该阱在 1.5 K 温度下的稀释制冷机的真空空间中运行。为了获得较大的阱体积，我们实施了八极子配置的线性电流 (Ioffe 条) 用于径向约束，并结合两个轴向箍缩线圈和一个 3 T 螺线管用于低温 H 解离器。八极子磁体由八个轨道段组成，它们通过磁力相互压缩。这提供了一个机械稳定且坚固的结构，每个段都可以更换或修理。最大阱深度达到了 0.54 K (0.8 T)，相当于 50 mK 下氢气的有效体积为 0.5 升。这比以往用于捕获原子的体积要大一个数量级。
经颅磁刺激
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