Letter 量子情報科学：トラップイオン用のマイクロ波量子論理ゲート 2011年8月11日 Nature 476, 7359 doi: 10.1038/nature10290 物理系を量子レベルで制御することは計測学、情報処理、シミュレーションや化学などの多様な分野で重要である。トラップされた原子イオンに関しては、量子化された運動自由度と内部自由度はレーザー光によってコヒーレントに操作できる。同様の制御を高周波やマイクロ波放射で実現するのは難しい。内部自由度と運動との基本的な結合には、原子の運動の広がる範囲にわたって場が相当度変化しなければならないが、このような周波数でのそうした変化は、自由に伝搬する場にとっては無視できるほど小さいからである。1つの例外は、自由空間波長よりも小さい構造でのマイクロ波電流の近接場中であり、ここではより強い勾配が発生しうる。我々は今回初めて、微細加工したトラップ中に保持されたイオンの内部量子状態を、コヒーレントに（20ナノ秒の時間スケールで）操作した。制御に使われる磁場は、このトラップ構造に集積化した電極のマイクロ波電流によって発生される。また、2個の原子の内部自由度間のエンタングルメントも、一般的な量子計算に適したゲート操作により発生させた。このエンタングル状態の忠実度は0.76(3)であり、この不確実性は標準誤差を表している。我々の方法は、量子制御機構をトラッピングデバイスにスケーラブルなやり方で統合するものであり、量子情報処理、シミュレーションや分光法に適用できる可能性がある。 Full Text PDF 目次へ戻る
