Microwave driven ion trap quantum computing

Livrables

Dressed-state implementation of quantum algorithms

Dressedstate implementation of quantum algorithms

Roadmap for a large scale microwave ion trap quantum computer
Report on optimized dynamical decoupling and error correction schemes
Report on eliminating drift of addressing frequency of individual qubits
Microwave near-field simulations, analysis of cross-talk, simulations for trapping potentials, fabricated sample structures

Microwave nearfield simulations analysis of crosstalk simulations fortrapping potentials fabricated sample structures

Report on composite implementations of conditional quantum gates
Report on error budget for optimized dressed state coherence time
Midterm project report, incl. report on dissemination
Established error budget vs temperature and trap parameters
Final project report, incl. report on dissemination

Final project report incl report on dissemination

Report on fast, high-fidelity gates in multi-qubit registers based on spin- spin coupling, static- and oscillating-gradient induced sidebands

Report on fast highfidelity gates in multiqubit registers based on spinspin coupling static and oscillatinggradient induced sidebands

Project website and logo

Publications

Realization of a quantum perceptron gate with trapped ions

Auteurs: P. Huber, J. Haber, P. Barthel, J. J. García-Ripoll, E. Torrontegui, C. Wunderlich
Publié dans: arXiv, Numéro 2111.08977, 2021
Éditeur: arXiv
DOI: 10.48550/arxiv.2111.08977

Quantum control methods for robust entanglement of trapped ions

Auteurs: Christophe H. Valahu, Iason Apostolatos, Sebastian Weidt, Winfried K. Hensinger
Publié dans: arXiv, Numéro 2206.06064, 2022, Page(s) 2206.06064
Éditeur: Cornell University
DOI: 10.48550/arxiv.2206.06064

High-fidelity quantum control by polychromatic pulse trains

Auteurs: Svetoslav S. Ivanov, Boyan T. Torosov, Nikolay V. Vitanov
Publié dans: arXiv, Numéro 2204.02147, 2022, Page(s) 2204.02147
Éditeur: Cornell University
DOI: 10.48550/arxiv.2204.02147

Robust Two-Qubit Gates Using Pulsed Dynamical Decoupling

Auteurs: Patrick Barthel, Patrick H. Huber, Jorge Casanova, Iñigo Arrazola, Dorna Niroomand, Theeraphot Sriarunothai, Martin B. Plenio, Christof Wunderlich
Publié dans: arXiv, Numéro 2208.00187, 2022, Page(s) 2208.00187
Éditeur: Cornell University
DOI: 10.48550/arxiv.2208.00187

Narrowband composite two-qubit phase gates

Auteurs: Boyan T. Torosov, Nikolay V. Vitanov
Publié dans: arXiv, 2022, Page(s) 2206.14283
Éditeur: Cornell University
DOI: 10.48550/arxiv.2206.14283

Experimental demonstration of composite pulses on IBM's quantum computer

Auteurs: Boyan T. Torosov, Nikolay V. Vitanov
Publié dans: arXiv, Numéro 2202.09647, 2022, Page(s) 2202.09647
Éditeur: Cornell University
DOI: 10.48550/arxiv.2202.09647

Coherent interaction of multistate quantum systems possessing the Majorana and Morris-Shore dynamic symmetries with pulse trains

Auteurs: Stancho G. Stanchev, Nikolay V. Vitanov
Publié dans: arXiv, Numéro 2206.09154, 2022, Page(s) 2206.09154
Éditeur: Cornell University
DOI: 10.48550/arxiv.2206.09154

Controlled Quantized Adiabatic Transport in a superlattice Wannier-Stark ladder

Auteurs: R. G. Unanyan, N. V. Vitanov, M. Fleischhauer
Publié dans: arXiv, Numéro 2208.10952, 2022, Page(s) 2208.10952
Éditeur: Cornell University
DOI: 10.48550/arxiv.2208.10952

Genuine temporal correlations can certify the quantum dimension

Auteurs: Cornelia Spee, Hendrik Siebeneich, Timm Florian Gloger, Peter Kaufmann,Michael Johanning, Christof Wunderlich, Matthias Kleinmann, and Otfried Gühne
Publié dans: arXiv, 2018, Page(s) 1811.12259v1
Éditeur: Cornell University

A high-fidelity quantum matter-link between ion-trap microchip modules

Auteurs: M. Akhtar, F. Bonus, F. R. Lebrun-Gallagher, N. I. Johnson, M. Siegele-Brown, S. Hong, S. J. Hile, S. A. Kulmiya, S. Weidt, W. K. Hensinger
Publié dans: arXiv, Numéro 2203.14062, 2022, Page(s) 2203.14062
Éditeur: Cornell University
DOI: 10.48550/arxiv.2203.14062

Real-time capable CCD-based individual trapped-ion qubit measurement

Auteurs: S. Halama, T. Dubielzig, N. Orlowski, C. Torkzaban, C. Ospelkaus
Publié dans: arXiv, Numéro 2204.09112, 2022, Page(s) 2204.09112
Éditeur: Cornell University
DOI: 10.48550/arxiv.2204.09112

Fast high-fidelity composite gates in superconducting qubits: Beating the Fourier leakage limit

Auteurs: Boyan T. Torosov, Nikolay V. Vitanov
Publié dans: arXiv, Numéro 2205.04155, 2022, Page(s) 2205.04155
Éditeur: Cornell University
DOI: 10.48550/arxiv.2205.04155

Extension of the Morris-Shore transformation to arbitrary time-dependent driving fields

Auteurs: K. N. Zlatanov, A. A. Rangelov, N. V. Vitanov
Publié dans: arXiv, Numéro 2206.03783, 2022, Page(s) 2206.03783
Éditeur: Cornell University
DOI: 10.48550/arxiv.2206.03783

Chiral resolution by composite Raman pulses

Auteurs: Boyan T. Torosov; Michael Drewsen; Nikolay V. Vitanov
Publié dans: Physical Review Research, Numéro 2, 2020, Page(s) 043235, ISSN 2643-1564
Éditeur: APS
DOI: 10.1103/physrevresearch.2.043235

Quantum sensing of weak electric and magnetic fields by coherent amplification of energy-level-shift effects

Auteurs: Nikolay V. Vitanov
Publié dans: Physical Review A, Numéro 103, 2021, Page(s) 063104, ISSN 2469-9926
Éditeur: APS
DOI: 10.1103/physreva.103.063104

The Impact of Hardware Specifications on Reaching Quantum Advantage in the Fault Tolerant Regime

Auteurs: Vincent Elfving; Winfried Hensinger; Sebastian Weidt; Mark Webber
Publié dans: AVS Quantum Science, Numéro 4, 2022, Page(s) 013801, ISSN 2639-0213
Éditeur: AIP
DOI: 10.1116/5.0073075

Efficient Qubit Routing for a Globally Connected Trapped Ion Quantum Computer

Auteurs: Mark Webber, Steven Herbert, Sebastian Weidt, Winfried K. Hensinger
Publié dans: Advanced Quantum Technologies, Numéro 3, 2020, Page(s) 2000027, ISSN 2511-9044
Éditeur: Wiley
DOI: 10.1002/qute.202000027

Narrowband and passband composite pulses for variable rotations

Auteurs: Boyan T. Torosov; Svetoslav S. Ivanov; Nikolay V. Vitanov
Publié dans: Physical Review A, Numéro 102, 2020, Page(s) 013105, ISSN 2469-9926
Éditeur: APS
DOI: 10.1103/physreva.102.013105

Open multistate Majorana model

Auteurs: Benedetto Militello; Nikolay V. Vitanov
Publié dans: Physica Letters A, Numéro 384, 2019, Page(s) 126196, ISSN 0375-9601
Éditeur: Elsevier BV
DOI: 10.1016/j.physleta.2019.126196

Ultra-low-vibration closed-cycle cryogenic surface-electrode ion trap apparatus

Auteurs: T. Dubielzig, S. Halama, H. Hahn, G. Zarantonello, M. Niemann, A. Bautista-Salvador, C. Ospelkaus
Publié dans: Review of Scientific Instruments, 2021, Page(s) 043201, ISSN 0034-6748
Éditeur: American Institute of Physics
DOI: 10.1063/5.0024423

Fabrication of Surface Ion Traps with Integrated Current Carrying Wires enabling High Magnetic Field Gradients

Auteurs: Martin Siegele-Brown, Seokjun Hong, Foni R. Lebrun-Gallagher, Samuel J. Hile, Sebastian Weidt, Winfried K. Hensinger
Publié dans: Quantum Science and Technology, Numéro 7, 2022, Page(s) 034003, ISSN 2058-9565
Éditeur: IOP
DOI: 10.1088/2058-9565/ac66fc

Dzyaloshinskii-Moriya and dipole-dipole interactions affect coupling-based Landau-Majorana-Stückelberg-Zener transitions

Auteurs: Roberto Grimaudo; Hiromichi Nakazato; Antonino Messina; Nikolay V. Vitanov
Publié dans: Physical Review Research, Numéro 2, 2020, Page(s) 033092, ISSN 2643-1564
Éditeur: APS
DOI: 10.1103/physrevresearch.2.033092

Composite pulses with errant phases

Auteurs: Boyan T. Torosov, Nikolay V. Vitanov
Publié dans: Physical Review A, Numéro 100/2, 2019, Page(s) 013168, ISSN 2469-9926
Éditeur: American Physical Society
DOI: 10.1103/PhysRevA.100.023410

Multilayer ion trap technology for scalable quantum computing and quantum simulation

Auteurs: A Bautista-Salvador, G Zarantonello, H Hahn, A Preciado-Grijalva, J Morgner, M Wahnschaffe, C Ospelkaus
Publié dans: New Journal of Physics, Numéro 21/4, 2019, Page(s) 043011, ISSN 1367-2630
Éditeur: Institute of Physics Publishing
DOI: 10.1088/1367-2630/ab0e46

Robust and Resource-Efficient Microwave Near-Field Entangling Be +

Auteurs: G. Zarantonello, H. Hahn, J. Morgner, M. Schulte, A. Bautista-Salvador, R. F. Werner, K. Hammerer, C. Ospelkaus
Publié dans: Physical Review Letters, Numéro 123/26, 2019, Page(s) 260503, ISSN 0031-9007
Éditeur: American Physical Society
DOI: 10.1103/physrevlett.123.260503

Integrated 9Be+ multi-qubit gate device for the ion-trap quantum computer

Auteurs: H. Hahn, G. Zarantonello, M. Schulte, A. Bautista-Salvador, K. Hammerer, C. Ospelkaus
Publié dans: npj Quantum Information, Numéro 5/1, 2019, Page(s) 70, ISSN 2056-6387
Éditeur: Nature
DOI: 10.1038/s41534-019-0184-5

Multilayer ion trap with three-dimensional microwave circuitry for scalable quantum logic applications

Auteurs: H. Hahn, G. Zarantonello, A. Bautista-Salvador, M. Wahnschaffe, M. Kohnen, J. Schoebel, P. O. Schmidt, C. Ospelkaus
Publié dans: Applied Physics B, Numéro 125/8, 2019, Page(s) 154, ISSN 0946-2171
Éditeur: Springer Verlag
DOI: 10.1007/s00340-019-7265-1

Landau-Majorana-Stückelberg-Zener dynamics driven by coupling for two interacting qutrit systems

Auteurs: R. Grimaudo, N. V. Vitanov, A. Messina
Publié dans: Physical Review B, Numéro 99/21, 2019, Page(s) 214406, ISSN 2469-9950
Éditeur: American Physical Society
DOI: 10.1103/PhysRevB.99.214406

Highly Efficient Detection and Separation of Chiral Molecules through Shortcuts to Adiabaticity

Auteurs: Nikolay V. Vitanov, Michael Drewsen
Publié dans: Physical Review Letters, Numéro 122/17, 2019, Page(s) 173202, ISSN 0031-9007
Éditeur: American Physical Society
DOI: 10.1103/PhysRevLett.122.173202

Coupling-assisted Landau-Majorana-Stückelberg-Zener transition in a system of two interacting spin qubits

Auteurs: R. Grimaudo, N. V. Vitanov, A. Messina
Publié dans: Physical Review B, Numéro 99/17, 2019, Page(s) 174416, ISSN 2469-9950
Éditeur: American Physical Society
DOI: 10.1103/PhysRevB.99.174416

Universal composite pulses for efficient population inversion with an arbitrary excitation profile

Auteurs: Genko T. Genov, Marcel Hain, Nikolay V. Vitanov, Thomas Halfmann
Publié dans: Physical Review A, Numéro 101/1, 2020, Page(s) 013827, ISSN 2469-9926
Éditeur: American Physical Society
DOI: 10.1103/physreva.101.013827

Roadmap on STIRAP applications

Auteurs: Klaas Bergmann, Hanns-Christoph Nägerl, Cristian Panda, Gerald Gabrielse, Eduard Miloglyadov, Martin Quack, Georg Seyfang, Gunther Wichmann, Silke Ospelkaus, Axel Kuhn, Stefano Longhi, Alexander Szameit, Philipp Pirro, Burkard Hillebrands, Xue-Feng Zhu, Jie Zhu, Michael Drewsen, Winfried K Hensinger, Sebastian Weidt, Thomas Halfmann, Hai-Lin Wang, Gheorghe Sorin Paraoanu, Nikolay V Vitanov, Jordi
Publié dans: Journal of Physics B: Atomic, Molecular and Optical Physics, Numéro 52/20, 2019, Page(s) 202001, ISSN 0953-4075
Éditeur: Institute of Physics Publishing
DOI: 10.1088/1361-6455/ab3995

Two-qubit quantum gate and entanglement protected by circulant symmetry

Auteurs: Peter A. Ivanov, Nikolay V. Vitanov
Publié dans: Scientific Reports, Numéro 10/1, 2020, Page(s) 5030, ISSN 2045-2322
Éditeur: Nature Publishing Group
DOI: 10.1038/s41598-020-61766-w

Efficient and robust chiral resolution by composite pulses

Auteurs: Boyan T. Torosov, Michael Drewsen, Nikolay V. Vitanov
Publié dans: Physical Review A, Numéro 101, 2020, Page(s) 063401, ISSN 2469-9926
Éditeur: APS
DOI: 10.1103/physreva.101.063401

Efficient and robust signal sensing by sequences of adiabatic chirped pulses

Auteurs: Genko T. Genov, Yachel Ben-Shalom, Fedor Jelezko, Alex Retzker, Nir Bar-Gill
Publié dans: Physical Review Research, Numéro 2, 2019, Page(s) 033216, ISSN 2643-1564
Éditeur: APS
DOI: 10.1103/physrevresearch.2.033216

Quantum Control and Sensing of Nuclear Spins by Electron Spins under Power Limitations

Auteurs: Nati Aharon, Ilai Schwartz, Alex Retzker
Publié dans: Physical Review Letters, Numéro 122/12, 2019, Page(s) 120403, ISSN 0031-9007
Éditeur: American Physical Society
DOI: 10.1103/physrevlett.122.120403

Mixed dynamical decoupling

Auteurs: Genko T Genov, Nati Aharon, Fedor Jelezko, Alex Retzker
Publié dans: Quantum Science and Technology, Numéro 4/3, 2019, Page(s) 035010, ISSN 2058-9565
Éditeur: Institute of Physics
DOI: 10.1088/2058-9565/ab2afd

Robustness of the NV-NMR spectrometer setup to magnetic field inhomogeneities

Auteurs: Yotam Vaknin, Benedikt Tratzmiller, Tuvia Gefen, Ilai Schwartz, Martin Plenio, Alex Retzker
Publié dans: Physical Review Letters, Numéro 125, 2020, Page(s) 110502, ISSN 0031-9007
Éditeur: American Physical Society
DOI: 10.1103/physrevlett.125.110502

Measuring Anomalous Heating in a Planar Ion Trap with Variable Ion-Surface Separation

Auteurs: Ivan A. Boldin, Alexander Kraft, Christof Wunderlich
Publié dans: Physical Review Letters, Numéro 120/2, 2018, ISSN 0031-9007
Éditeur: American Physical Society
DOI: 10.1103/physrevlett.120.023201

High-Fidelity Preservation of Quantum Information During Trapped-Ion Transport

Auteurs: Peter Kaufmann, Timm F. Gloger, Delia Kaufmann, Michael Johanning, Christof Wunderlich
Publié dans: Physical Review Letters, Numéro 120/1, 2018, ISSN 0031-9007
Éditeur: American Physical Society
DOI: 10.1103/physrevlett.120.010501

Speeding-up the decision making of a learning agent using an ion trap quantum processor

Auteurs: Th Sriarunothai, S Wölk, G S Giri, N Friis, V Dunjko, H J Briegel, Ch Wunderlich
Publié dans: Quantum Science and Technology, Numéro 4/1, 2019, Page(s) 015014, ISSN 2058-9565
Éditeur: Quantum Sci. Technol. 4 0105014
DOI: 10.1088/2058-9565/aaef5e

High-fidelity composite quantum gates for Raman qubits

Auteurs: Boyan T. Torosov, Nikolay V. Vitanov
Publié dans: Physical Review Research, Numéro 2, 2020, Page(s) 043194, ISSN 2643-1564
Éditeur: APS
DOI: 10.1103/physrevresearch.2.043194

Quantum computer based on shuttling trapped ions

Auteurs: Winfried K. Hensinger
Publié dans: Nature, Numéro 592, 2021, Page(s) 190-191, ISSN 0028-0836
Éditeur: Nature Publishing Group
DOI: 10.1038/d41586-021-00844-z

A scalable helium gas cooling system for trapped-ion applications

Auteurs: Lebrun-Gallagher, Foni R.; Johnson, Nicholas; Akhtar, Mariam; Weidt, Sebastian; Bretaud, David; Hile, Samuel J.; Owens, Alexander; Hensinger, Winfried K.
Publié dans: Quantum Science and Technology, Numéro 7, 2022, Page(s) 024002, ISSN 2058-9565
Éditeur: IOP
DOI: 10.48550/arxiv.2106.07580

Numerical optimization of amplitude-modulated pulses in microwave-driven entanglement generation

Auteurs: M. Duwe, G. Zarantonello, N. Pulido-Mateo, H. Mendpara, L. Krinner, A. Bautista-Salvador, N. V. Vitanov, K. Hammerer, R. F. Werner, C. Ospelkaus
Publié dans: Quantum Science and Technology, Numéro 7, 2022, Page(s) 045005, ISSN 2058-9565
Éditeur: IOP
DOI: 10.1088/2058-9565/ac7b41

Engineering of microfabricated ion traps and integration of advanced on-chip features

Auteurs: Zak David Romaszko, Seokjun Hong, Martin Siegele, Reuben Kahan Puddy, Foni Raphaël Lebrun-Gallagher, Sebastian Weidt, Winfried Karl Hensinger
Publié dans: Nature Reviews Physics, Numéro 2, 2020, Page(s) 285-299, ISSN 2522-5820
Éditeur: Springer
DOI: 10.1038/s42254-020-0182-8

Coherent control techniques for two-state quantum systems: A comparative study

Auteurs: Boyan T. Torosov; Bruce W. Shore; Nikolay V. Vitanov
Publié dans: Physical Review A, Numéro 103, 2021, Page(s) 033110, ISSN 2469-9926
Éditeur: APS
DOI: 10.1103/physreva.103.033110

Preserving multi-level quantum coherence by dynamical decoupling

Auteurs: Xinxing Yuan, Yue Li, Mengxiang Zhang, Chang Liu, Mingdong Zhu, Xi Qin, Nikolay V. Vitanov, Yiheng Lin, Jiangfeng Du
Publié dans: Physical Review A, Numéro 106, 2022, Page(s) 02212, ISSN 2469-9926
Éditeur: APS
DOI: 10.1103/physreva.106.022412

Master-equation approach to the three-state open Majorana model

Auteurs: Benedetto Militello; Nikolay V. Vitanov
Publié dans: Physical Review A, Numéro 100, 2019, Page(s) 053407, ISSN 2469-9926
Éditeur: APS
DOI: 10.1103/physreva.100.053407

Robust entanglement by continuous dynamical decoupling of the J-coupling interaction

Auteurs: C. H. Valahu; A. M. Lawrence; Sebastian Weidt; Winfried K. Hensinger
Publié dans: New Journal of Physics, Numéro 23, 2021, Page(s) 113012, ISSN 1367-2630
Éditeur: Institute of Physics Publishing
DOI: 10.1088/1367-2630/ac320e

Europe’s Quantum Flagship is taking off

Auteurs: Max F. Riedel, Immanuel Bloch, Thierry Debuisschert, Frank Wilhelm-Mauch, Valerio Pruneri, Nikolay V. Vitanov, Stephanie Wehner, Tommaso Calarco
Publié dans: Europhysics News, Numéro 49/5-6, 2018, Page(s) 30-34, ISSN 0531-7479
Éditeur: European Physical Society
DOI: 10.1051/epn/2018506

Distinguishing between statistical and systematic errors in quantum process tomography

Auteurs: Sabine Wölk, Theeraphot Sriarunothai, Gouri S Giri, Christof Wunderlich
Publié dans: New Journal of Physics, Numéro 21/1, 2019, Page(s) 013015, ISSN 1367-2630
Éditeur: Institute of Physics Publishing
DOI: 10.1088/1367-2630/aaf5f2

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