量子計算通識課：離子阱量子計算前沿探索
欒春陽 王雨桐
相關主題
商品描述
本書由淺入深，系統介紹了離子阱技術。書中圍繞四大核心問題展開，首先，從離子阱技術的基本原理與發展歷史入手，用生活化的例子通俗解釋離子如何被穩定囚禁。其次，重點闡述了對囚禁離子的量子操控，包括量子比特的構建、量子態的制備與讀取，以及實現量子計算的關鍵—離子量子比特門。再次，剖析了離子阱量子系統的技術現狀與趨勢。最後，探討了離子阱技術廣泛的應用前景與量子產業生態。得益於其高保真度、長相幹時間等獨特優勢，離子阱技術不僅在量子計算，更在量子模擬、量子精密測量等領域展現出巨大潛力，並已催生出一批領先的科技企業。本書適合對離子阱技術感興趣的普通讀者和相關從業者閱讀。
作者簡介
欒春陽，清華大學物理學博士，研究方向：基於離子阱量子系統的量子計算與量子模擬。現任職於中國移動通信有限公司研究院（未來院），從事量子計算硬件研究。科研和工作之余，熱衷科普，長期給中國科普博覽、科學大院撰寫科普專欄，發表過多篇閱讀量超過1萬的量子科普文章。
王雨桐，清華大學物理學博士，研究方向：凝聚態物理中的鐵磁/鐵電異質結存儲。現任職於中芯國際集成電路制造（北京）有限公司，從事嵌入式存儲的芯片工藝研究
。
目錄大綱
第 一篇 離子阱的物理基礎
第 一章 什麼是離子阱？ 2
第 一節 離子阱（上）—俘獲和囚禁離子的魔法陷阱 ... 2
第二節 離子阱（下）—低調卻實力強勁的量子明星 ... 7
第二章 離子阱構型的“大揭秘” 14
第 一節 離子阱構型的“大揭秘”（上） ... 14
第二節 離子阱構型的“大揭秘”（中） ... 19
第三節 離子阱構型的“大揭秘”（下） ... 26
第三章 囚禁離子的激光冷卻 34
第 一節 激光冷卻方案（上）—你沒看錯！激光真的可以冷卻原子（離子） ... 34
第二節 激光冷卻方案（中）—一次震驚科學家的意外發現：原子（離子）究竟可以
多“高冷”？ ... 39
第三節 激光冷卻方案（下）—把原子（離子）“藏起來”？ ... 43
第二篇 基於離子阱系統的量子計算
第四章 單囚禁離子的量子操控 52
第 一節 離子量子比特竟然是個“球”？ ... 52
第二節 離子量子比特竟然也有“壽命” ... 58
第五章 利用激光場來操控囚禁離子 67
第 一節 激光與離子的相互作用（上）—離子內態的精確操控 ... 67
第二節 激光與離子的相互作用（下）—離子外態的精確操控 ... 74
第六章 囚禁離子間的雙量子比特門 80
第 一節 離子雙量子比特門（上）—初出茅廬的C-Z gate ... 80
第二節 離子雙量子比特門（中）— 廣受歡迎的M-S gate ... 85
第三節 離子雙量子比特門（下）—大有可為的“多重聲子模式門”方案 ... 91
第七章 囚禁離子的激光尋址與光學成像 98
第 一節 多離子獨立尋址所需的光學調制 ... 98
第二節 精確觀察離子成像的“火眼金睛” ... 105
第三篇 離子阱量子計算前沿進展
第八章 面向未來的大規模量子計算 114
第 一節 面向未來的大規模量子計算（上）—離子阱量子計算芯片 ... 114
第二節 面向未來的大規模量子計算（中）—二維離子陣列方案 ... 120
第三節 面向未來的大規模量子計算（下）—離子-光子量子網絡方案 ... 126
第九章 離子阱量子計算系統的“電腦跑分” 133
第 一節 離子阱量子計算系統的“電腦跑分”（上）—算法量子比特 ... 133
第二節 離子阱量子計算系統的“電腦跑分”（下）—量子體積 ... 139
第四篇 離子阱與其他領域的交叉研究
第十章 當離子阱遇到了時間頻標 146
第 一節 當離子阱遇到了時間頻標（上）—離子光學鐘 ... 146
第二節 當離子阱遇到了時間頻標（下）—離子核鐘 ... 154
第十一章 當離子阱邂逅新奇物理 165
第 一節 潛力無盡的交叉領域探索 ... 165
