俘獲離子量子電荷耦合器件 (QCCD) 架構是先進量子信息處理的領先候選者。在當前的 QCCD 實現中，不完美的離子傳輸和異常加熱可能會在計算過程中激發離子運動。為了解決這個問題，需要中間冷卻來維持高保真門性能。與其他物種的離子同頻冷卻計算離子是一種常用的策略，但會造成嚴重的運行時瓶頸。
在這里，佐治亞理工學院Spencer D. Fallek演示了一種稱為交換冷卻的不同方法。
文章要點
1）與交感冷卻不同，交換冷卻不需要捕獲兩種不同的原子種類。該協議引入了一組反復激光冷卻的“冷卻劑”離子。然后可以通過將冷卻劑離子傳輸到其附近來冷卻計算離子。
2）研究人員用兩個 40Ca+ 離子實驗測試了這個概念，在 107 μs 內執行必要的傳輸，比典型的交感冷卻持續時間快一個數量級。此外，從計算離子中去除了超過 96% 和多達 102(5) 量子的軸向運動能量。
3）研究人員驗證了重新冷卻冷卻劑離子不會使計算離子退相干。該方法驗證了單物質 QCCD 處理器的可行性，該處理器能夠進行快速量子模擬和計算。
參考文獻
Fallek, S.D., Sandhu, V.S., McGill, R.A. et al. Rapid exchange cooling with trapped ions. Nat Commun 15, 1089 (2024).
DOI：10.1038/s41467-024-45232-z
https://doi.org/10.1038/s41467-024-45232-z
