[IEEE 2019欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 德国慕尼黑 (2019.6.23-2019.6.27)] 2019欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 利用囚禁离子实现连续变量量子计算

摘要： 通常采用类原子系统的自旋态进行量子信息编码的方法存在可扩展性问题。例如，控制大量代表物理量子比特的囚禁原子离子极具挑战性。替代方案是利用近谐波势阱提供的大希尔伯特空间，在振子态中编码信息。我们通过单囚禁171Yb离子运动态的边带分辨寻址，演示了条件分束器门。该条件分束器（CBS）哈密顿量|e??e|(a?b + ab?)在离子内态条件下交换两个运动模式的量子态，因此可视为SWAP门——我们利用它演示SWAP测试、实现单次宇称测量，并生成最大纠缠的运动态NOON态。我们讨论了阻碍该门成为通用门的杂散相移问题，并证明通过引入辅助真空模，囚禁离子系统中的条件分束器门可用于构建实用算法（如矩阵求逆）及其他有趣应用所需的通用指数型SWAP门。