面向量子计算的囚禁离子反馈冷却研究

项目名称： 面向量子计算的囚禁离子反馈冷却研究

项目编号： No.61205108

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2013

项目学科： 信息四处

项目作者： 吴伟

作者单位： 中国人民解放军国防科学技术大学

项目金额： 25万元

中文摘要： 离子的冷却是进行囚禁离子量子计算必不可少的关键技术，研究并掌握高效的离子冷却技术对于量子计算的物理实现具有重要的理论和现实意义。量子反馈控制的基本思想是利用经典反馈控制理论实现对量子系统的实时调控，通过对量子体系的实时监测和控制使其始终保持在期望的状态上。目前，囚禁离子的反馈冷却研究已有了一些理论和实验成果，但是仍然存在反馈作用机制比较单一，以及单纯反馈冷却无法将离子冷却到运动基态等一些基本问题。本项目的目标是面向囚禁离子量子计算物理实现的实验需求，选择将反馈机制与现有亚Doppler冷却方案紧密结合的研究方式，针对目前反馈冷却方案中存在的问题进行深入的理论研究。探讨通过引入新的反馈作用机制抑制乃至消除现有激光冷却方案中特定缺陷的可行性、方法及条件，寻求利用量子反馈的调节作用构建更为有效的冷却路径的可行性方法，相应成果将进一步促进量子态精密控制和囚禁离子量子计算物理实现的相关研究。

中文关键词： 量子计算；囚禁离子；激光冷却；反馈冷却；相干冷却

英文摘要： Laser cooling is an essential procedure in quantum computing with trapped ions, and research on efficient cooling technology of trapped ions are crucial to phycical realization of quantum computing.The basic idea of quantum feedback control is realizing real-time control of quantum system with classcial feedback control theory, then the quantum system can maintain the expected state by continuous measurement and control.Several theoretical and experimental results on feedback cooling of trapped ions have been achieved rencently, however, there are still some issues remianed to be solved ,e.g., there is only few feedback control mechanism used in current feedback cooling schemes, and pure feedback cooling can not realize ground state cooling of tarpped ions under realistic experimental parameters(such as collection efficiency of scattering photons). We will focus on combining feedback control method with current sub-Doppler cooling scheme to study the possibility of suppressing certain drawback of current ground state cooling scheme of trapped ions by introducing new feedback control mechanism,and to find the possible ways to set up a more effective cooling route by taking advantage of quantum feedback control method.

英文关键词： quantum computing；trapped ions；laser cooling；feedback cooling；coherent cooling