Piltz, Christian: Maßgeschneiderte Spin-Spin-Kopplung und Quanten-Fouriertransformation mit gespeicherten Yb+-Ionen in einem Magnetfeldgradienten. 2016
Inhalt
- Zusammenfassung
- Abstract
- Inhaltsverzeichnis
- 1. Einleitung
- 2. Theoretische Grundlagen
- 2.1. Quantenzustände
- 2.2. Ytterbium-Ionen
- 2.3. Lineare Paul-Falle
- 2.4. Mehrere Ionen in der Paul-Falle
- 2.5. Gespeicherte Ionen in einem Magnetfeldgradienten
- 2.6. Mikrowellenpulse
- 2.7. Mehr-Qubit-Gatter und Ising-Hamiltonian
- 3. Experimenteller Aufbau
- 3.1. Fallenapparatur in der Vakuumkammer
- 3.2. Magnetspulen
- 3.3. Lasersysteme
- 3.4. Mikrowellensystem
- 3.5. Abbildungssystem
- 3.6. Experimentsteuerung
- 4. Experimentelle Methoden
- 4.1. Bereitstellen lasergekühlter Ionen
- 4.2. Messsequenzen
- 4.3. Zustandsdetektion
- 4.4. Mikrowellen-optische Doppelresonanz-Spektroskopie
- 4.5. Rabi-Oszillationen
- 4.6. Ramsey-Experiment
- 4.7. Messung von Zustandsgüten
- 4.8. Messung der J-Kopplung
- 5. Zeitaufgelöste Zustandsdetektion
- 6. Adressierung mit Mikrowellenstrahlung
- 6.1. Adressierung mit Mikrowellen
- 6.2. Nicht-resonante Anregung
- 6.3. Experimentell simuliertes Übersprechen
- 6.4. Gemessenes Übersprechen in einem Quantenbyte
- 6.5. Optimierte Quantenregister
- 6.6. Mikrowellen-Lichtverschiebung
- 6.7. Zusammenfassung der Fehlerquellen und Ausblick
- 6.8. Güte eines Ein-Qubit-Gatters
- 7. Dynamische Entkopplung von Quantensystemen
- 7.1. Theoretische Grundlagen
- 7.2. Dynamische Entkopplung eines Einzelqubits
- 7.3. Dynamische Entkopplung eines Mehr-Qubit-Systems
- 8. Gekoppelte Spinsysteme
- 9. Quanten-Fouriertransformation
- 9.1. Zusammenfassung der theoretischen Grundlagen
- 9.2. Optimierte Realisierung
- 9.3. Ergebnisse der QFT
- 10. Zusammenfassung und Ausblick
- A. Publikationsliste
- B. Geräteliste
- C. Physikalische Größen
- D. Laserspektren
- E. Optimierung der Resonanzfluoreszenz
- E.1. Fluoreszenzmodell
- E.2. Einstellung der Laserpolarisationen
- E.3. Abhängigkeit von dem Magnetfeld
- F. Benchmarking-Protokoll zum Messen nicht-resonanter Anregung
- G. Drift der Adressierungsfrequenzen
- H. Die Pauli-Matrizen
- H.1. Darstellungen der Pauli-Matrizen
- H.2. Eigenschaften der Pauli-Matrizen
- H.3. Nützliche Relationen
- I. Berechnungen zur dynamischen Entkopplung
- J. Simulationen zur dynamischen Entkopplung
- K. Filterfunktionen
- L. Quellcode zu Simulationen der QFT
- M. Parameter der EMCCD-Kamera
- Literaturverzeichnis