이온 트랩 (Ion Trap) 편집하기 (부분)

경고: 로그인하지 않았습니다. 편집을 하면 IP 주소가 공개되게 됩니다. 로그인하거나 계정을 생성하면 편집자가 사용자 이름으로 기록되고, 다른 장점도 있습니다.

설명	입력하는 내용	문서에 나오는 결과
기울임꼴	''기울인 글씨''	기울인 글씨
굵게	'''굵은 글씨'''	굵은 글씨
굵고 기울인 글씨	'''''굵고 기울인 글씨'''''	*굵고 기울인 글씨*

설명	입력하는 내용	문서에 나오는 결과
각주	Page text.<ref>[https://www.example.org/ Link text], additional text.</ref>	Page text.^[1]
이름이 지정된 각주	Page text.<ref name="test">[https://www.example.org/ Link text]</ref>	Page text.^[2]
같은 각주의 추가 사용	Page text.<ref name="test" />	Page text.^[2]
각주 표시	<references />	↑ Link text, additional text. ↑ Link text

여기에 파일을 놓으세요

== 이온 트랩의 큐비트의 종류 ==
<gallery widths = 400px heights=300px>
File:기술백서 전체수정_55.jpg|Optical Qubit의 에너지 레벨 예시.<ref name = "NASEM2019">National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine, ''Quantum Computing: Progress and Prospects'' (National Academies Press, 2019).</ref>
File:기술백서 전체수정_56.jpg|Hyperfine Qubit의 에너지 레벨 예시.<ref name = "NASEM2019">National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine, ''Quantum Computing: Progress and Prospects'' (National Academies Press, 2019).</ref>
</gallery>

하이퍼파인 구조(hyperfine structure)는 원자에서 핵의 궤도를 돌고 있는 전자의 자기쌍극자(전자 스핀)과 전자의 각운동량 사이의 방향 차이에서 발생한 파인 구조에 핵자의 자기쌍극자(핵 스핀)의 방향 차이까지 고려한 미세한 에너지의 차이로 인해서 생긴다.<ref>https://en.wikipedia.org/wiki/Hyperfine_structure</ref> 하이퍼파인 구조의 에너지 레벨은 외부 자기장의 변동에 1차 근사로 무관하기 때문에, 1~1000 초 정도의 상대적으로 긴 양자 결맞음 시간을 가진다.<ref name = "NASEM2019"/> 하이퍼파인 큐비트는 이온들의 하이퍼파인 상태들을 큐비트 상태로 사용하고 상태 간 에너지 차이는 GHz(기가헤르츠) 단위의 마이크로파 영역이어서 마이크로파를 이용한 에너지 상태의 전이가 가능하다. 다만, GHz 단위의 마이크로파의 파장은 수 센티미터에 해당되므로, 트랩된 이온들의 간격인 마이크로미터에 비해서 아주 크다. 따라서, 마이크로파를 이용하면 개개의 이온들에 대한 양자조작보다는 전체 이온들에 대한 조작이 가능하다. 트랩된 각각의 이온의 상태를 전이시키기 위해서는 레이저를 이용할 수 있다. 특히, 두 하이퍼파인 상태의 에너지 차이에 해당하는 주파수만큼 차이가 나는 레이저 두 개 또는 하나의 레이저의 주파수 빗살(frequency comb)를 이용한 라만 전이를 이용하여, 개개의 이온의 양자상태를 조작할 수 있다.

제이만 효과(Zeeman effect)는 원자가 외부 자기장에 놓여있을 때 에너지 레벨이 분리되는 현상이다. 해당하는 에너지 레벨의 차이는 MHz 단위이다. 제이만 큐비트는 제이만 효과로 분리된 두 에너지 레벨을 큐비트로 사용한다. 제이만 큐비트의 에너지 레벨은 외부 자기장의 세기에 의존하기 때문에 자기장의 변동이 양자 결맞음 시간을 줄이거나, 양자 게이트의 연산 에러를 만들 수 있는 문제가 있지만, 자기장의 세기를 안정화하는 방법을 통하여 양자게이트 연산의 에러를 줄일 수 있다.<ref name = "Brown2018">N. C. Brown and K. R. Brown, ''Comparing Zeeman qubits to hyperfine qubits in the context of the surface code: Yb+ 174 and Yb+ 171'', Physical Review A '''97''', 052301 (2018), https://doi.org/10.1103/PhysRevA.97.052301 </ref>

미세 구조는 비상대론적 슈뢰딩거 방정식에 상대론적 효과를 보정해주는 효과와 스핀-궤도 커플링에 의한 에너지 분리이다. 스핀-궤도 커플링은 전자의 궤도 운동에 의한 자기장과 전자의 자기 모멘트인 스핀의 상호작용으로 생긴다.<ref name= "Griffiths2018">D. J. Griffiths and D. F. Schroeter, ''Introduction to Quantum Mechanics'' (Cambridge University Press, 2018).</ref> 미세 구조에 의해서 분리된 두 에너지 레벨을 큐비트으로 사용하며, 해당 에너지 레벨의 차이는 THz 단위이다. <ref name= "Bruzewicz2019">Bruzewicz, C. D., Chiaverini, J., McConnell, R., &amp; Sage, J. M. (2019), “Trapped-ion quantum computing: Progress and challenges”, ''Applied Physics Reviews'', ''6''(2) : 021314, https://doi.org/10.1063/1.5088164 </ref>

광학 큐비트는 이온의 바닥 상태와 준안정 들뜬 상태를 사용한다. 두 상태의 에너지 차이는 수백 THz 단위로 가시광선 영역의 빨간색 광학 레이저의 에너지 차이와 같다. 광학 큐비트는 99.9 퍼센트 보다 높은 효율로 준비와 측정이 가능하고 [[결맞음]] 시간은 1~30 초의 단위이다.<ref name = "NASEM2019"/>

요약:

한국양자정보학회 위키에서의 모든 기여는 다른 기여자가 편집, 수정, 삭제할 수 있다는 점을 유의해 주세요. 만약 여기에 동의하지 않는다면, 문서를 저장하지 말아 주세요.
또한, 직접 작성했거나 퍼블릭 도메인과 같은 자유 문서에서 가져왔다는 것을 보증해야 합니다(자세한 사항은 한국양자정보학회 위키:저작권 문서를 보세요). 저작권이 있는 내용을 허가 없이 저장하지 마세요!

취소 편집 도움말 (새 창에서 열림)

원본 주소 "https://wiki.qisk.or.kr/이온_트랩_(Ion_Trap)"

이온 트랩 (Ion Trap) 편집하기 (부분)

둘러보기 메뉴

검색