Zur Seitenansicht
 

Titelaufnahme

Titel
Quantum computation and quantum simulation with a trapped ion quantum computer / Esteban A. Martinez
VerfasserMartinez, Esteban A.
Betreuer / BetreuerinnenBlatt, Rainer
ErschienenInnsbruck, December 2016
Umfangxiv, 117 Seiten : Illustrationen, Diagramme
HochschulschriftUniversity of Innsbruck, Dissertation, 2016
Datum der AbgabeDezember 2016
SpracheEnglisch
DokumenttypDissertation
Schlagwörter (DE)Quantenoptik / Quanteninformation / Quantensimulation / Eichfeldtheorien
Schlagwörter (EN)Quantum optics / Quantum information / Quantum simulation / Gauge field theories
URNurn:nbn:at:at-ubi:1-23833 Persistent Identifier (URN)
Zugriffsbeschränkung
 Das Werk ist frei verfügbar
Dateien
Quantum computation and quantum simulation with a trapped ion quantum computer [11.02 mb]
Links
Nachweis
Klassifikation
Zusammenfassung (Deutsch)

Im Forschungsgebiet der experimentellen Quanteninformationsverarbeitung sind bereits Quantenrechner mit wenigen Qubits verfügbar. In unserem Labor haben wir einen Quanteninformationsprozessor, der mit einzelnen gefangenen 40Ca+ Ionen in einer makroskopischen Paulfalle rechnet. Diese Dissertation befasst sich mit Beiträgen zum experimentellen Aufbau und kürzlich dürchgeführten Experimenten. Es wird eine neue Software zum Übersetzen von Quantenalgorithmen in experimentelle Pulssequenzen beschrieben, die auf einer bereit verfügbaren Methode aufbaut und diese verbessert. Dann wird ein neuer Laseraufbau vorgezeigt, der zur Laserkühlung an einem Ramanübergang verwendet wird. Die Nützlichkeit dieser Erweiterungen wird anhand von Experimenten zu Quantenalgorithmen und Quantensimulation demonstriert. Das erste Experiment ist eine skalierbare Implementierung des Shor-Algorithmus zur Faktorisierung ganzer Zahlen, ein Musterbeispiel für die Leistungsfähigkeit eines Quantenrechners. Weiters wird eine Quantensimulation der Quantenelektrodynamik als Beispiel für eine Gittereichfeldtheorie demonstriert. Solche Theorien sind ein wesentlicher Grundbaustein der Hochenergiephysik. In dieser Arbeit wird experimentell bewiesen, wie sie mithilfe eines Quantenrechners effizient simuliert werden können.

Zusammenfassung (Englisch)

The field of experimental quantum information processing is already at the stage where few-qubit quantum computers are available, such as the one in our laboratory, consisting of a string of 40Ca+ ions confined in a macroscopic linear Paul trap. In this work, improvements to the experimental setup are shown, followed by recent experiments. A new software for compiling quantum algorithms into experimental pulse sequences is described, that improves on previously existing tools. Then, a new laser setup for Raman cooling is shown. These tools are applied to experiments exploring two research lines: quantum computation and quantum simulations. The first experiment reported is a scalable implementation of Shor's algorithm for integer factoring, paradigmatic for quantum computation. The second experiment is a quantum simulation of quantum electrodynamics, as a particular case of lattice gauge theories, which are fundamental for high-energy physics. Here it is experimentally demonstrated how these theories can be efficiently simulated on a quantum computer.

Statistik
Das PDF-Dokument wurde 9 mal heruntergeladen.
Lizenz
CC-BY-SA-Lizenz (4.0)Creative Commons Namensnennung - Weitergabe unter gleichen Bedingungen 4.0 International Lizenz