Experimente zur Quanteninformationsverarbeitung in einer linearen Ionenfalle

Doktorarbeit / Dissertation aus dem Jahr 2001 im Fachbereich Physik - Experimentalphysik, Note: 2,0, Leopold-Franzens-Universitt Innsbruck (Naturwissenschaftliche Fakultt), Sprache: Deutsch, Abstract: Inhaltsangabe:Zusammenfassung:
In der vorliegenden Arbeit wurde der Aufbau einer linearen Ionenfalle fr Kalzium-Ionen vorgestellt. Die Falle speichert zuverlssig Ionenketten ber viele Stunden.
Fr die Manipulation des Quantenzustandes der Ionen und damit fr ein und zwei Qubit-logische Operationen wird Laserlicht verwendet. Dieser Laser muss so schmalbandig wie mglich sein, damit er mglichst wenig zu Dekohrenzprozessen beitrgt. Neben dem Aufbau der Falle wurde daher der Aufbau eines schmalbandigen Lasers bei 729nm Wellenlnge und einer Linienbreite von 76+- 5 Hz vorgestellt.
Mit Hilfe dieses Lasers und weiterer schon vorhandener Lasersysteme wurden die gezeigten Messungen durchgefhrt.
Mit Hilfe der Dopplerkhlung konnten Ionen in den mK Bereich heruntergekhlt werden. Mit dem damit verbundenen Erreichen des Lamb-Dicke-Regimes konnte Seitenbandkhlung von einem und zwei Ionen in den Grundzustand der Bewegung demonstriert werden.
Die Fhigkeit zur Adressierung einzelner Ionen in einer Ionenkette wurde gezeigt und am Beispiel der mitfhlenden Grundzustandskhlung einer Ionenkette verwendet. Eine Untersuchung der Heizraten ergab fr die verschiedenen Bewegungsmoden der Ionenkette Heizraten in der Grenordnung von etwa 10 Phononen/s. Damit sind die Heizraten beim augenblicklichen Stand des Experiments nicht limitierend fr den Betrieb der Falle als Quanteninformationsprozessor.
Ausgehend vom Grundzustand der Bewegung wurden Rabioszillationen eines oder zweier Ionen auf dem Trger und auf Seitenbndern demonstriert. Auf dem Trger wurden mehr als 20 Oszillationen beobachtet, auf den Seitenbndern bis zu 10 Oszillationen. Da sich zeigte, dass die Khlung eines einzelnen Seitenbandes nicht ausreichte, um auf diesem kohrente
Manipulationen auszufhren, mussten alle