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利用捕获离子的亚稳态进行实验量子通道鉴别
非正交态的不可区分性是量子力学的标志之一，它既是障碍也是资源。过去几十年来，人们对量子态鉴别 [1-9] 及其应用 [10-12] 进行了大量的理论和实验研究。量子信道鉴别 [13] 是一个相关且内容更丰富的课题，它要复杂得多 [14]，许多信道可以明确区分，即使类似状态无法区分 [15,16]。这些理论思想为激动人心的大类信道实验探测打开了大门，包括广泛使用的相移键控 (PSK) 和幅移键控 (ASK) 信道，它们以载波信号的相位或幅度调制方式对数据进行经典编码。这些协议具有自然的量子类似物，其中使用半经典有限长度协议 [1,17] 无法无误地区分信道。与二进制信道区分相比，区分多个量子信道需要更大的希尔伯特空间和更复杂的量子门序列，而原子系统可以很好地满足这些需求。原子系统中的长相干时间[18 – 20]、高保真度单量子比特门[19,21]以及许多长寿命状态的自然存在[22]使它们对量子协议很有吸引力。更诱人的是，原子提供了高维亚稳态流形，用于在单个原子内编码量子位或多个量子位[22 – 29]，这对于区分多个信道很有用。此外，原子系统非常适合电磁传感和通信，一个例子是里德堡原子在电磁传感和通信中的巧妙应用。
针对KREV相互作用的非催化赖氨酸的靶向可逆共价修饰被困1蛋白可以实现蛋白质 - 蛋白质相互作用抑制剂的位置定向筛选
摘要：蛋白质的共价可逆修饰是探针和候选疗法的开发策略。但是，非催化赖氨酸的共价可逆靶向尤其具有挑战性。在此，我们表征了2-羟基-1-萘醛（HNA）片段是KREV相互作用的非催化赖氨酸（LYS 720）的靶向共价可逆配体，被困在1（krit1）蛋白。我们表明，HNA与KRIT1的相互作用高度特异性，导致停留时间> 8 h，并抑制玻璃1（HEG1）-KRIT1蛋白 - 蛋白质 - 蛋白质相互作用（PPI）的心脏。筛选HNA衍生物鉴定出表现出与母体相似的结合模式的类似物，但靶标接合和更强的抑制活性。这些结果表明，HNA是一个有效的位点导向片段，在开发HEG1-KRIT1 PPI抑制剂方面有希望。此外，当与促进接近性的模板效应结合使用时，醛氨酸化学可以产生持久的可逆共价修饰，对非催化赖氨酸的变化。关键字：蛋白质 - 蛋白质相互作用，非催化赖氨酸，靶向共价修饰，共价可逆配体，抑制动力学
tiscc：陷阱离子处理器的表面代码编译器和资源估计器
我们介绍了Trapped-ION Surface Code Compiler（TISCC），这是一种软件工具，该软件工具可根据本机捕获 - 离子门集生成一组通用表面代码补丁操作的电路。为此，TISCC管理着被困的离子系统的内部表示，其中捕获区域和连接处的重复模式被安排在任意大的矩形网格中。表面代码操作是通过在网格上实例化表面代码贴片来编译的，并使用方法对数据量量的横向操作，对稳定器plaquettes进行误差校正和/或相邻贴片之间的晶格手术操作进行了横断面。除了实现基本的表面代码仪器集之外，TISCC还包含角移动功能和单独使用离子运动实现的补丁翻译。在后一种情况下，所有TISCC功能都可以扩展到类似网格的硬件体系结构。TISCC输出已使用Oak Ridge Quasi-Clifford Simulator（ORQC）验证。
用于囚禁离子量子系统的集成偏振多样化光栅发射器
离子阱系统具有较长的相干时间和较强的离子间相互作用，可实现高保真度的双量子比特门，是一种很有前途的量子信息处理方式 [1]。目前，大多数实现都由复杂的自由空间光学系统组成，其较大的尺寸以及对振动和漂移的敏感性会限制离子阵列的保真度和可寻址性，从而阻碍向大量量子比特的扩展。最近，基于集成光子学的设备和系统已被证明是解决这些挑战的一种途径 [2,3]。到目前为止，这些先前的集成演示仅限于使用单一线性偏振光（特别是横向电场 (TE)）进行操作，该偏振光名义上与离子阱芯片表面平行。然而，不同的偏振对于实现先进的离子阱系统的许多操作至关重要 [4]，这引起了人们对开发偏振多样化发射器的兴趣 [5,6]。例如，基于集成光子学的架构涉及 TE 和横磁 (TM) 偏振光（如图 1a 中的配置），对于实现先进的离子冷却方案必不可少，这种方案可在几种非简并陷阱振动模式下提供亚多普勒温度，例如偏振梯度冷却和电磁诱导透明冷却 [4]。在本文中，我们设计并通过实验演示了一对集成的 TE 和 TM 发射光栅，工作波长为 422 nm，对应于 88 Sr + 离子的 5 2 S 1/2 到 5 2 P 1/2 跃迁，这是离子控制的关键跃迁。我们实施了一种自定义的优化设计算法，以实现发射单向聚焦光束的双层、切趾和曲面光栅，实验测量的光斑尺寸为 TE 光栅 7.6 μm × 4.3 μm，TM 光栅 5.0 μm × 3.6 μm，目标离子高度距芯片表面 50 μm。据我们所知，这项工作代表了用于捕获离子系统的集成 TM 发射光栅的首次开发，因此，它为基于集成光子学的捕获离子量子系统涉及多个极化的高级操作奠定了基础。
用于量子信息科学的捕获离子
利用量子力学帮助研究人员进行某些计算的前景是一个令人兴奋的机会（至少对于那些面临似乎可以用这种方法解决的问题的人来说）。目前正在制作多种物理设备的原型，这些设备可能能够利用这种量子优势，每个平台都有其优点和缺点。我将介绍使用捕获的原子离子进行量子处理，其中每个原子中的两个长寿命状态用于定义一个量子位。然后，共同捕获的离子能够通过它们在陷阱中共享的正常运动模式总线参与条件量子逻辑。虽然这个想法的扩展必然涉及添加越来越多的原子，但我还将讨论一个可能被忽视的可能性，即每个原子使用两个以上的能级来提高当前捕获原子处理器的计算能力。
基于囚禁离子的量子计算和传感的集成光子学
1. 简介 量子计算、通信和传感正受到越来越多的关注，因为它们在许多重要任务中都有望实现比传统系统更出色的性能。存在许多不同的量子模态（捕获离子、中性原子、光子、超导和半导体量子比特）；它们对光子功能的需求各不相同。在某些系统中，光子充当量子比特，而在其他系统中，光学器件充当量子比特的接口，可以直接准备、操纵或读出量子态，也可以间接作为更大系统的一部分（例如提供经典通信通道或参考激光振荡器）。在所有情况下，光子集成电路 (PIC) 都为实现光学功能提供了一种有吸引力的选择，因为它们体积小；能够创建大型和复杂的光学电路，从而有助于实现功能或量子比特数量的扩展；而且，与离散光学和光学系统相比，它们通常具有更优越的环境稳定性。
太空中囚禁离子原子钟的演示
原子和离子的捕获和冷却方法对原子钟产生了革命性的影响，因为它们可以减少甚至消除主要的系统频率偏移 [1]、[2]、[3]。捕获原子/离子光学钟的性能比其前代产品提高了几个数量级，并已成为国家计量实验室研究项目的关键组成部分 [4]、[5]。基于捕获离子的连续运行原子钟已经存在了几十年，但迄今为止仅限于地面应用 [6]。本文介绍了 NASA 的深空原子钟 (DSAC)，它于 2019 年发射，成为第一台在太空中运行的捕获离子原子钟 [7]。DSAC 的设计不包括低温技术、灵敏的微波腔或激光器。相反，它在接近室温的温度下运行，使用简单的行波微波元件，并使用等离子体放电深紫外光源。这些元件都具有很高的成熟度和强大的可操作性，使其能够发射到太空并在太空中运行。在地面上，DSAC 展示了 1.5x10 -13 /t 1/2 的短期分数频率稳定度 [8]。在太空中，它运行了 2 年，实现了每秒 1.5x10 -13 的分数频率稳定度，超过一天的平均时间的长期稳定性为 3x10 -15，23 天内的时间偏差仅为 4 纳秒（未消除漂移），估计漂移为每天 3.0(0.7)x10 -16。在目前使用的最稳定的空间时钟中，每个时钟都建立了至少一个数量级的新空间时钟性能标准 [9]，[10]，[11]。由于对辐射、温度和磁场变化的敏感度低，DSAC 时钟也适用于太空环境。预计这种级别的空间时钟性能将实现单向导航，即在现场测量信号延迟时间，从而实现近实时深空探测器导航 [12 ] 。在本文中，我们将描述 DSAC 在太空中的性能及其环境敏感性、该技术的主要应用以及未来发展方向。
729 nm Ti:Sa 激光器的频率稳定性，用于捕获钙离子中的量子比特操控
捕获 40 Ca + 离子的量子信息科学实验需要波长为 729 nm 的窄线宽激光器来驱动 4 2 S 1 / 2 和 3 2 D 5 / 2 之间的量子比特跃迁。本文介绍了一种钛宝石激光器，该激光器使用 Pound-Drever-Hall 技术将频率稳定到波长为 729 nm 的参考腔。激光线宽是通过与其他频率稳定激光器的拍频测量和对单个捕获 40 Ca + 离子的 Ramsey 实验来测量的。最窄的测量线宽 (FWHM) 是通过拍频测量获得的，在测量时间为 1 s 时为 4.2(17) Hz，代表了钛宝石激光器线宽的上限。在参考腔下方安装隔振板后实现了这个最窄的线宽。对已安装的光纤噪声消除和激光强度稳定装置的分析表明，光纤和激光强度噪声不会限制最窄的测量线宽。还利用其他频率稳定激光器的拍频测量来获得稳定激光器频率漂移的值，测量结果为 -371(3) mHz/s。
通过跟踪光学捕获的单纳米粒子
因此，在SPT体验中使用光学镊子的利用在给示踪剂粒子上的访问中带来了重要的优势，并提供了受控力量以促进观察。在生物物理学中最初和主要应用[24,30,31]光学镊子和SPT越来越多地在物理学[32]和流体动力学等物理学中共同实施。[33] Franosch等，[5]，例如，研究了在水中光学捕获的珠的布朗运动，并揭示了周围的水分子曾在曾经被粒子的热运动打扰的粒子上作用。，光学镊子通过提供控制力并从而促进粒子运动的表征在发现这种弱相互作用中起着至关重要的作用。与这些在生物物理学和物理学中的成功演示不同，光学镊子和SPT的结合尚未在化学和表面科学中积极出现。单独的SPT已在表面科学中广泛使用，以揭示扩散的分子级细节，[34,35]质量转运，[18]催化反应，[36]和许多其他过程[37]，这些过程与经典的体积或集合测量值无法访问。[38]另一方面，光学诱捕也发现了
使用自旋量子阱实现稳健的双量子比特门
纠缠门是量子计算机的重要组成部分。然而，以可扩展的方式生成高保真门仍然是所有量子信息处理平台的主要挑战。因此，提高这些门的保真度和稳健性一直是近年来的研究重点。在捕获离子量子计算机中，纠缠门是通过驱动离子链的正常运动模式来执行的，从而产生自旋相关力。尽管在提高这些门的稳健性和模块化方面取得了重大进展，但它们仍然对驱动场强度的噪声很敏感。在这里，我们用自旋相关压缩补充了传统的自旋相关位移，这创造了一种新的相互作用，使门能够对驱动场幅度的偏差具有鲁棒性。我们求解一般的汉密尔顿量并分析设计其频谱。我们还赋予我们的门其他更传统的稳健性属性，使其能够抵御许多实际的噪声源和不准确性。