[发明专利]用于量子计算的离子链的高效冷却

权利要求书

1.一种用于冷却具有多个离子的离子链的方法，所述方法包括：

针对所述离子链中的每个离子生成边带冷却激光束；

使用相应的边带冷却激光束同时冷却与所述离子链中的离子相关联的两个或更多个运动模式，直到所述两个或更多个运动模式中的每一个达到运动基态；以及

在所述两个或更多个运动模式达到所述运动基态后，使用所述离子链执行量子计算。

2.根据权利要求1所述的方法，其中同时冷却两个或更多个运动模式包括重复以下序列多次：

使用再泵浦激光束将所述离子重置到较低能量状态；

使运动依赖性激光与所生成的边带冷却激光束相互作用，以将运动量子从所述离子的所述较低能量状态转移到所述离子的较高能量状态；以及

将所述离子再次重置到所述较低能量状态。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述序列被重复的次数是预定次数，所述预定次数确保全部所述两个或更多个运动模式达到所述运动基态。

4.根据权利要求2所述的方法，其中使用再泵浦激光束将所述离子重置到较低能量状态包括使用相应的再泵浦激光束将所述离子中的每一个重置到较低能量状态，以能够异步重置所述离子。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述两个或更多个运动模式的数量与所述离子链中离子的数量成比例。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述两个或更多个运动模式中的每一个在所述离子链中具有相应的离子，用于使用对应的边带冷却激光束进行边带冷却。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所述两个或更多个运动模式包括相对于所述离子链的纵向或轴向模式、相对于所述离子链的横向或径向模式、或它们的组合。

8.根据权利要求1所述的方法，其中：

所述离子链中的所述离子包括两个或更多个种类的离子，其中所述种类中的一种用于协同冷却，

使用用于协同冷却的种类的离子来执行与所述离子链中的所述离子相关联的所述两个或更多个运动模式的同时冷却，并且

在进行所述同时冷却时，使用剩余种类中的一种或多种执行所述量子计算。

9.根据权利要求1所述的方法，其中使用两个或更多个离子和所述边带冷却激光束中的两个或更多个对所述两个或更多个运动模式中的至少一个进行边带冷却。

10.一种用于冷却具有多个离子的离子链的量子信息处理QIP系统，所述系统包括：

一个或更多个光源，其被配置为针对所述离子链中的每个离子生成边带冷却激光束；

光束控制器，其被配置为使用相应的边带冷却激光束同时冷却与所述离子链中的所述离子相关联的两个或更多个运动模式，直到所述两个或更多个运动模式中的每一个达到运动基态；以及

算法组件，其被配置为在所述两个或更多个运动模式达到所述运动基态后，使用所述离子链执行量子计算。

11.根据权利要求10所述的量子信息处理QIP系统，其中被配置为同时冷却两个或更多个运动模式的所述光束控制器进一步被配置为重复以下序列多次：

使用再泵浦激光束将所述离子重置到较低能量状态；

使运动依赖性激光与所生成的边带冷却激光束相互作用，以将运动量子从所述离子的所述较低能量状态转移到所述离子的较高能量状态；以及

将所述离子再次重置到所述较低能量状态。

12.根据权利要求11所述的量子信息处理QIP系统，其中所述序列被重复的次数是预定次数，所述预定次数确保全部所述两个或更多个运动模式达到所述运动基态。

13.根据权利要求11所述的量子信息处理QIP系统，其中使用再泵浦激光束将所述离子重置到较低能量状态包括使用相应的再泵浦激光束将所述离子中的每一个重置到较低能量状态，以能够异步重置所述离子。