量子逻辑

当一个电子原子被光子激发，它通常会衰减回基态。这种“闭合循环”允许连续的光子散射，它是原子系统中激光冷却和状态检测的基础。

当a中的一个电子分子被光子激发，它衰减回基态，同时在分子中产生随机振动运动。这是由于在电子激发态和基态的振动波函数之间有限的重叠(frank - condon因子)。因此，在散射光子之后(从大多数分子中的少数到特殊分子中的数百)，分子将在高度激发的振动状态中“丢失”。由于分子没有“闭合循环”跃迁，因此很难冷却它们的运动并直接检测它们的量子态。

为了克服这一问题，捕集离子学界发展了一种方法量子逻辑。在量子逻辑中，在射频离子阱中，单个原子离子与单个分子离子被共捕获(见图)。两个离子在它们的库仑斥力和阱的约束平衡产生力的地方排列。与强耦合钟摆类似，这两个离子共享正常运动模式。这种共同运动允许通过原子离子对分子进行冷却、控制和检测。

量子逻辑协议在俘获离子领域有着广泛的应用。除了分子系统，它们还用于量子计算机、光学原子钟和高电荷离子实验。