TY  - THES
AB  - In einer Paul-Falle gespeicherte Ionen konnen für die Quanteninformationsverarbeitung (QIV) als elementare Prozesseinheiten genutzt werden. Hierzu ist die Fähigkeit der Manipulation der lasergekühlten Ionen wichtig. Für viele Qubit-Operationen müssen die Ionen in den Schwingungsgrundzustand gekühlt werden. Mit der, in dieser Arbeit umgesetzten, Methode der Raman-Seitenbandkühlung konnte ein einzelnes Ion bis in den Schwingungsgrundzustand gekühlt werden. Im Vergleich zu Laserlicht bieten Mikrowellenfelder viele Vorteile im Hinblick auf Stabilisierung und Skalierung des Systems. Ein durchgeführter Randomized Benchmarking-Test unterstreicht das enorme Potential, das in der Manipulation von gespeicherten Ionen mit Mikrowellenfeldern liegt. Dabei wurde gezeigt, dass der Fehler pro Rechenschritt kleiner als 4 · 10 -4 ist. Die sehr kurzen Kohärenzzeiten T2, der mit den Mikrowellenfeldern genutzten magnetfeldabhängigen Qubits, limitieren die Umsetzung dieses Konzepts. Veränderungen der umgebenden elektro-magnetischen Felder führen zu Dephasierung und begrenzen die mogliche Zeit für Gatteroperationen. In dieser Arbeit wird eine Methode angewendet, die durch die Kombination von inneren atomaren Zuständen und Mikrowellenfeldern so genannte Dressed States erzeugt, die sehr widerstandsfähig gegen die Einflüsse der Umgebung sind. Ein Dressed States-Qubit erreicht im Vergleich zu atomaren magnetfeldabhängigen Qubits eine um mehrere Großenordnungen längere Kohärenzzeit von einigen Sekunden. Die Kohärenzzeit eines Sensors ist in der Quantentechnologie die ausschlaggebende Große, die die effektive und präzise Messung von Magnetfeldern begrenzt. Durch ein neues Magnetometrie-Protokoll kann für ein Dressed States-Qubit eine bisher nicht erreichte Magnetfeldsensitivität von 4,6 pT/√Hz bei 14 MHz erzielt werden, die im Bereich des Standard-Quanten-Limits liegt. Die Methode verbindet dabei die hohe Magnetfeldsensitivität mit einer Ortsauflosung im Nanometerbereich. Der Vorteil dieses neuen Schemas, gegenüber den gängigen Verfahren, ist, dass eine sehr hohe Empfindlichkeit für spektrale Komponenten des Magnetfeldes über einen sehr großen Frequenzbereich erreicht werden kann.
AU  - Baumgart, Ingo
DA  - 2017
KW  - Qubit
KW  - Ions
KW  - Magnetic fields
KW  - Coherent states
KW  - Raman sideband cooling method
LA  - ger
PY  - 2017
TI  - Erzeugung von robusten magnetfeldabhängigen Qubitzuständen für hochpräzise Magnetometrie
UR  - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:hbz:467-12182
Y2  - 2024-11-22T04:32:50
ER  -