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Baumgart, Ingo: Erzeugung von robusten magnetfeldabhängigen Qubitzuständen für hochpräzise Magnetometrie. 2017
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Zusammenfassung
Abstract
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
2 Theoretische Grundlagen
2.1 Die Paul-Falle
2.2 Zwei-Niveau-System
2.3 Ytterbium
2.4 Präparation
2.5 Nachweiswahrscheinlichkeit
2.6 Kühlung von Ionen
2.6.1 Laserkühlen
2.6.2 Seitenbandkühlung
2.6.3 Raman-Seitenbandkühlung
2.6.4 Lamb-Dicke-Regime
2.6.5 Bestimmung der Temperatur
2.7 Adressierung und Kopplung (MAGIC)
2.7.1 Adressierung mit MAGIC
2.7.2 Kopplung mit MAGIC
2.8 Dekohärenz
2.8.1 Dissipation und Dekohärenz
2.8.2 Dynamical Decoupling oder Bang Bang
2.9 Dressed States
2.9.1 Stimulated Raman Adiabatic Passage
2.9.2 Dressed States-Qubit
2.9.3 Dressed States-MW-Qubit
2.9.4 Quantengatter mit Dressed States
2.9.5 Umsetzung von Multiqubit Gattern
3 Experimenteller Aufbau
3.1 Lasersystem bei 369 nm
3.1.1 Titan:Saphir Ringlaser
3.1.2 Toptica SHG-110
3.1.3 Frequenzverschiebung um 2,1 GHz
3.2 Ramanlaserfelder
3.3 935 nm Laser
3.4 638 nm Laser
3.5 399 nm Laser
3.6 Michelson-Lambdameter
3.7 Paul-Fallen-System
3.7.1 Magnetfeld
3.8 Mikrowellen- und Radiofrequenzfelder
3.8.1 Mikrowellenfelder
3.8.2 Radiofrequenzfelder
4 Ergebnisse der Voruntersuchungen
4.1 Kohärente Mikrowellenspektroskopie
4.2 Rabi-Spektroskopieexperimente
4.3 Ramsey-Spektroskopieexperimente
4.3.1 Ramsey-Spektroskopieexperimente mit Variation der Phase
4.4 Randomized Benchmarking
4.5 Rückpumpen aus D3/2
5 Raman-Seitenbandkühlung
5.1 Ramanübergänge
5.2 Fallenfrequenzen
5.3 Raman-Seitenbandkühlung
5.4 Simulation der durchgeführten Ramanübergänge
6 Dressed States
6.1 Präparation der Dressed States
6.2 STIRAP-Verfahren
6.3 Einfluss einer absoluten Verstimmung der MW-Felder
6.4 Einfluss einer relativen Verstimmung der MW-Felder
6.5 Lebensdauer der Dressed States
6.5.1 Lebensdauer des Dressed State B
6.5.2 Lebensdauer des Dressed State D
6.5.3 Lebensdauer der Dressed States u und d
6.6 Ein-Qubit Quantenoperationen
6.6.1 Kohärente Radiofrequenzspektroskopie
6.6.2 Rabi-Spektroskopieexperimente zwischen B oder D und 0'
6.6.3 Ramsey-Spektroskopieexperimente zwischen B und 0'
6.6.4 Dressed States-MW-Qubit
7 Ein gespeichertes Ion als Magnetfeldsensor
7.1 Magnetometer
7.1.1 Magnetometrie-Methode
7.1.2 Vergleich mit anderen Magnetometern
7.1.3 Grenzen der Sensitivität
8 Zusammenfassung und Diskussion
Publikationen
A Lasersysteme
B Charakterisierung von Mikrowellen- und Radiofrequenzfeldern
C TTL-Trigger
D Dressed States-MW-Qubit mit einem Arbiträrgenerator
E Dichtematrix-Simulation
F Verwendete Konstanten
G Geräteliste
Literaturverzeichnis
Danksagung