이온 트랩 (Ion Trap) 편집하기 (부분)

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== 하이퍼파인 이온 큐비트 상태의 측정 ==

[[File:양자 기술백서_image72.png|none|thumb|420px|171Yb+의 큐비트 상태 측정 과정.<ref name = "Olmschenk2007">Olmschenk, S., Younge, K. C., Moehring, D. L., Matsukevich, D. N., Maunz, P., & Monroe, C. (2007), “Manipulation and detection of a trapped Yb+ hyperfine qubit” Physical Review A, 76(5) : 052314, https://doi.org/10.1103/PhysRevA.76.052314. </ref>
]]

큐비트 상태의 측정은 큐비트들의 양자 상태에 따라 반응하는 공명형광(Fluorescence)을 이용한다. 큐비트가 |1⟩의 상태에 있을 때 공명을 할 수 있는 레이저를 주사하면, |1⟩일 때 많은 수의 광자를 산란하여 밝은 상태가 된다. 반면, |0⟩의 상태에 있을 때에는 레이저와 해당 상태가 공명을 할 수 없기 때문에, 거의 광자를 산란하지 않고, 어두운 상태가 된다. 산란된 광자는 높은 개구수(numerical aperture)의 렌즈를 통해 모아져서 PMT(PhotonMultiplier Tube)나 CCD(Charge-Coupled Device) 카메라와 같은 검출기를 통해 검출한다.<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.</ref>

위 그림은 171Yb+ 이온의 측정 과정을 보여준다. 2$$S_{1/2}$$|F=1⟩ 상태와 2$$P_{1/2}$$|F=0⟩ 상태 사이의 공진 주파수와 2$$D_{3/2}$$|F=1⟩ 상태와 2$${D\lbrack 3/2\rbrack}_{1/2}$$|F=0⟩ 상태 사이의 공진 주파수를 이용하면 |0⟩ 상태의 큐비트는 반응하지 않고 |1⟩ 상태의 큐비트는 지속적인 전이를 통해 |1⟩ 상태로 돌아오며, 주어진 상태 측정 시간동안 지속적으로 광자를 방출한다.<ref name = "Olmschenk2007">Olmschenk, S., Younge, K. C., Moehring, D. L., Matsukevich, D. N., Maunz, P., & Monroe, C. (2007), “Manipulation and detection of a trapped Yb+ hyperfine qubit” Physical Review A, 76(5) : 052314.</ref>

4개의 이온을 트랩해서 EMCCD(Electron-Multipying Charge-Coupled Device)를 이용하여, 개개의 이온들의 양자상태를 측정해 99.99%의 충실도에 도달하기도 하였다.<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>

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