갇힌 이온 양자 컴퓨터는 어떤 종류의 이온을 사용합니까?

갇힌 이온 양자 컴퓨터는 대규모 양자 계산을 달성하기위한 가장 유망한 접근법 중 하나입니다. 일반적인 아이디어는 큐 비트를 각 이온의 전자 상태로 인코딩 한 다음 전자기력을 통해 이온을 제어하는 ​​것입니다.

이러한 맥락에서, 나는 종종 갇힌 이온 시스템의 실험적 실현이 이온 (예 :1803.10238참조). 항상 그런가요? 그렇지 않다면, 다른 종류의 이온이 있거나 이러한 종류의 갇힌 이온 시스템을 만드는 데 사용될 수 있습니까? 갇힌 이온 장치를 구축하기 위해 이온을 편리하게 사용해야하는 주요 특징은 무엇입니까?${}^{40}\!\operatorname{Ca}^+$

$\require{\mhchem}$

이온 트랩 기반 양자 컴퓨팅 또는 관련 실험에 사용 된 이온 종 목록이 거의 너무 많습니다. 일반적인 선택은 레이저 분광 편리한 결과를 초래하는 수소처럼 단독으로 이온화 때, 하나입니다 : 그리고 강한, 일반적으로 $20$MHz 넓은 전이는 단일 이온화보다 높은 이온이 수소와 같이되기 위해 진공 UV가 아닌 레이저 접근 가능한 스펙트럼의 UV 또는 청색 끝에 있습니다. 또한, 스펙트럼은 비교적 단순하게 유지되며 (수소와 같은 경우) 리 퍼터 레이저로서 자체 레이저를 필요로하는 다른 상태가 제한되어 있음을 의미합니다. 리포터 레이저를 필요로하는 하나의 광학 메타-안정 상태를 갖는 것이 유리할 수 있는데, 이는 측정 및 상태 준비 (또는 비정형 적으로, 하나의 큐 비트 상태를 나타 내기 위해)에 사용될 수 있기 때문이다.

마지막으로, 극도로 미세한 구조를 가진 이온을 원할 때 (항상 그런 것은 아님) 몇 개의 G H z 만으로 극 미세 상태를 사용할 수 있기$\mathrm{GHz}$ 큐 비트 상태로 에너지 간격을 . 이 상태는 세기가 긴 붕괴 시간을 갖기 때문에 유리합니다. 즉, 단순히 자연적인 붕괴로 인한 분리가 사실상 없음을 의미합니다. 의존).

$2$

$\ce{^{171}Yb^+}$$1\ \mathrm{Hz}$$1\ \mathrm{nHz}$$1/2$$\ce{Ca^+}$$\ce{^{40}Ca^+}$ 레이저를 조정하여 레이저 요구 사항이 간단하고 질량이 비교적 낮습니다.$\ce{^{43}Ca^+}$당신은 때문에의 핵 스핀에 상당히 복잡 하나되는 비용에 초 미세 구조를 얻을 수 . 일부 그룹이 추구 $7/2$$\ce{^9Be^+}$이는 매우 가볍고 본질적으로 동일한 파장의 레이저 만 필요하기 때문에 시원하지만 어려운 것은 ( )입니다. Sr + , Hg +를 포함한 많은 다른 이온들이 실험적으로 사용되어 왔으며 중요한 특성에 대한 좋은 묘사는 Chris Monroe의 "Ion Periodic Table" 에서 찾을 수 있습니다 .$313\ \mathrm{nm}$$\ce{Sr^+}$$\require{\mhchem}\ce{Hg^+}$