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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。
捕获离子量子计算、模拟和传感
https://ws680.nist.gov/publication/get_pdf.cfm?pub_id=912704 ; C. Monroe, .., http://iontrap.umd.edu/wp-content/uploads/2014/10/VarennaLecture2013.pdf 彭宁阱 – Bohnet, .., Science 352, 1297 (2016); Gärttner, .., Nat. Phys., 13, 781 (2016) 线性射频阱 - K. Kim, New J. Physics 13, 105003 (2011); P. Richerme, .., Nature 511, 198 (2014);
omg 使用...进行捕获离子量子计算的蓝图
图 2. 在小型线性离子晶体中使用 o 、 m 和 g 量子位的三种模式（见 § 2.3.1 - 2.3.3）。每行的面板构成一个不同的模式。模式根据用于{状态准备（§ 3.2）、门（§ 3.3）、存储}的量子位类型指定。每个圆圈代表一个离子，每个离子体现一种特定类型的一个量子位。在这三种情况下，冷却都是在 g 型离子中完成的，读出（§ 3.2）在 o 型流形中完成（另见图 1）。实心箭头表示激光束，波浪箭头表示自发散射光子，虚线箭头表示条件跃迁。在可能的情况下，在存储过程中显示了 g 型离子的激光冷却。类型转换表示 o 、 m 和 g 量子比特之间的转换（§ 3.1），其中开放通道转换伴随着自发发射的光子。读取启用是指转换为 o 编码，以便后续的激光询问产生状态相关的荧光（§ 3.2）。读取启用可以通过顶部和底部模式下的开放通道进行，在这种情况下，只有当量子比特投射到被光泵浦的特定状态时，才会出现自发发射的光子。
利用捕获离子实现可扩展的量子计算
计算机是一种以多种不同方式彻底改变我们日常生活的设备。尽管处理能力已大大提高，但以基于 0 和 1 的二进制格式存储信息的基本原理是一样的。与这种传统的信息处理方式相比，描述计算机的更通用的方式可能更强大。量子计算机就是这样一种非经典选择，其中信息以量子二进制数字（量子位）存储。事实上，已经发现算法在量子计算机上的运行速度比任何已知的经典设备算法都要快得多。例如，使用 Shor 算法，可以在量子计算机上几分钟内分解一个大素数，而在最好的经典计算机上则需要数千年。实现这种复杂的算法需要具有数千到数百万个量子位的量子计算机。尽管量子计算机已被证明在原则上可行，但当今的设备仅限于执行数十个量子位的量子操作。在实现足够大且有用的量子计算机的道路上，有几个困难需要克服。在这项工作中，我们使用基于捕获原子离子的量子信息处理器研究了两个重要的未解决的问题。第一个未解决的里程碑是作用于许多量子比特的量子操作的表征。早期的技术需要的资源随量子比特数呈指数级增长，因此不适合在大型量子计算机上实际实现。我们提出了一种技术，使我们能够在很短的时间内严格表征量子过程。我们证明了我们的方法（称为循环基准测试）不依赖于量子比特数，因此是未来开发大型量子计算机的重要工具。第二个未解决的里程碑是减轻和纠正错误。在现实世界的设备中，可能影响计算的噪声是不可避免的。幸运的是，已经开发出使量子计算机能够抵抗任何类型的噪声的技术。检测和纠正错误的一种方法是将信息分布在多个量子比特上。在这里，我们提出了一种技术，使我们能够分割和拼接排列在二维晶格上的量子比特块。这种称为“Lattice Surgery”的方法使我们能够处理纠错的量子位，同时需要比以前更少的计算步骤。
在环境的Cakfe4as4的小晶体中被困的通量...
已经检测到并检查了超导体中捕获通量的现象，并检查了半个多世纪。[1]在II型超导体中，它更为明显，无处不在，通过考虑Bean的临界状态模型[2，3]和涡旋的固定，给出了一般的物理图片。最近，对超导体中捕获通量的兴趣转移到了潜在的应用中（参见例如参考。 [4]），但是这种现象作为超导性的实验证明之一的重要性得到了很好的理解。 [5]确实将捕获的通量测量用作高压下H 3 s超导性的实验证实之一。 [6]显示[6]，与传统的DC磁化测量相比，捕获的通量磁化数据几乎不受钻石的背景信号的影响参考。[4]），但是这种现象作为超导性的实验证明之一的重要性得到了很好的理解。[5]确实将捕获的通量测量用作高压下H 3 s超导性的实验证实之一。[6]显示[6]，与传统的DC磁化测量相比，捕获的通量磁化数据几乎不受钻石的背景信号的影响
基于穿梭捕获的离子
添加功能，仅在进一步反思或明确提示后重新审视此假设。同样，大学的成员可能会隐含地假设即将出义的总统希望他们制定新的计划，而不是批评现有计划。亚当斯和同事的发现有什么影响？未能考虑到情况通常可以通过删除而不是添加来改善情况有许多现实世界的后果。例如，当人们对自己的房屋装饰感到不满意时，他们可能会通过狂欢并获得更多家具来解决这种情况 - 即使摆脱混乱的咖啡桌也同样有效。对于资源剥夺的消费者来说，这种趋势可能特别明显，他们倾向于特别专注于获取物质商品3。这不仅损害了这些消费者的财务状况，而且会增加对我们环境的压力。在较大的范围内，个人决策者对加性解决方案的支持可能会导致有问题的社会现象，例如正式组织4和近乎通用的，但在本质上是不可持续的，对经济增长的追求5。Adams及其同事的工作指出了一种避免这些陷阱的方式 - 决策者和组织领导人可以明确征求和价值提议，以减少而不是增加。例如，大学校长可以指定删除委员会或政策的建议是期望和赞赏的。此外，个人和机构都可以采取自我控制措施来防止默认趋势添加。消费者可以最大程度地减少其存储空间来限制购买的购买，而组织可以指定触发自动关闭的Sunset条款 - 未能实现特定目标的计划。值得注意的是，对添加的偏见不太可能始终适用。在某些情况下，可以说要更容易产生次障碍的变化，因为这些变化不需要想象一些尚未存在的东西。的确，当人们想象情况如何有所不同时，他们更有可能通过取消采取的动作而不是添加他们未能采取的行动来做到这一点。向前看，当我们愿意想象删除事件扩展到删除功能时，值得探索，从而帮助我们通过减法来解决问题。
利用压缩声子进行囚禁离子量子信息处理
囚禁离子为量子计算和模拟提供了一个完美的平台，但提高它们的相干性仍然是一个关键挑战。本文，我们提出并分析了一种通过参数放大离子运动来增强囚禁离子系统中相干相互作用的新策略——通过挤压集体运动模式（声子），它们介导的自旋-自旋相互作用可以得到显著增强。我们通过展示它如何增强对量子计量有用的集体自旋态，以及如何提高多离子系统中双量子比特门的速度和保真度来说明这种方法的强大功能，这是可扩展囚禁离子量子计算的重要组成部分。我们的结果也与许多其他由玻色子介导自旋相互作用的物理平台直接相关。