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Titelaufnahme

Titel
2D arrays of ion traps for large scale integration of quantum information processors / by Muir Kumph
Weitere Titel
Two-dimensional space arrays of ion traps for large scale integration of quantum information processors
VerfasserKumph, Muir
Begutachter / BegutachterinHensinger, Winfried
Betreuer / BetreuerinBlatt, Rainer
Erschienen2015
UmfangXV, 231 S. : zahlr. Ill., graph. Darst.
HochschulschriftInnsbruck, Univ., Diss., 2015
Anmerkung
Zsfassung in dt. Sprache
Datum der AbgabeFebruar 2015
SpracheEnglisch
Bibl. ReferenzOeBB
DokumenttypDissertation
Schlagwörter (DE)atom / physik / ionenfalle / ion / gitter / 2d / quanten
Schlagwörter (EN)atom / physics / trap / ion / array / 2D / quantum
Schlagwörter (GND)Quantencomputer / Ionenfalle
URNurn:nbn:at:at-ubi:1-2040 Persistent Identifier (URN)
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2D arrays of ion traps for large scale integration of quantum information processors [5.5 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Quantenrechnen und Quantensimulationen sind eine aufkommende, bahnbrechende Technologie. In den 1980-er Jahren von Visionären vorgeschlagen, sind einfache Quantencomputer in den letzten 30 Jahren Realität geworden. Kleine Systeme, die aus ungefähr zehn gespeicherten Ionen besteht, wobei jedes Ion ein Qubit kodiert, halten den Rekord bezüglich höchste Güte für Quantenrechnen und Quantensimulationen. Derzeit wird untersucht, ob man solche Quantensysteme erfolgreich vergrößern kann. Gelänge es, diese auf größere Quantensysteme und komplexeres Rechnen hochzuskalieren, wäre dies der Schlüssel für neue Perspektiven in den Bereichen der Naturwissenschaften, Suchalgorithmen und der Kryptographie. Mit dem Ziel der Realisierung von skalierbaren Ionenfallen wurden zweidimensionale Gitter von Ionenfallen entwickelt, simuliert und getestet. Die hier entworfenen Ionenfallen sind elektronisch aufrufbar, das heißt, dass man gezielt steuern kann, welches Ion im Gitter ansprechbar sein soll oder welche Ionen im Gitter eine Wechselwirkung haben sollen. Als Methode, um die Wechselwirkung zwischen benachbarten Ionen zu steuern, wurde eine justierbare Elektrode zwischen gespeicherte Ionen gesetzt. Im Experiment konnte deren Funktion erfolgreich demonstriert werden. Die Theorie über den Ablauf, das Versuchsdesign und die Herstellung der Ionenfalle ist ebenso beschrieben.

Zusammenfassung (Englisch)

<span>Quantum computation and simulation is an emerging disruptive technology. Only first suggested by visionaries in the 1980s, in the last 30 years, small quantum computers have become a reality. Small systems of about ten trapped atomic ions, each mapped to a single qubit, have provided the highest fidelity quantum computations and simulations to date. If such systems were to be</span><span class="searchterm">scaled-up</span><span>, this would already give their human users immense advantages in the fields of natural simulations, search and cryptography. In order to</span><span class="searchterm">scale-up</span><span>the use of these systems, several two dimensional (2D) arrays of planar-electrode ion traps were designed, simulated, built and tested herein. The 2D arrays presented here have electronic addressability built into them. By addressable, it is meant that the control of which ion in the trap array participates in any given operation is explicit. A method to address interactions between nearest neighbors in the 2D array using an adjustable radio-frequency voltage is demonstrated by loading calcium ions into the traps and manipulating them. The theory of operation, the design methodology and the method of fabrication of the ion trap arrays is also given.</span>