Advanced

Construction of Radiofrequency circuits for longer Coherence times in Rare-Earth Ions

Nordblom, Viktor LU (2012) FYSK01 20112
Department of Physics
Atomic Physics
Abstract
An approach to the construction of high-frequency radiocircuits for ex- tending coherence-times in the Rare-Earth quantum computation scheme is presented, along with results from computer simulation of the radiofre- quency circuit using a program called QUCS. The results were experi- mentally verified and showed good correspondence with theory and sim- ulations. Problems to take into consideration when constructing high- frequency circuits are presented as well as possible solutions to them. A general background of the quantum-information field is also given as well as the necessary concepts needed in order to understand the background for the experiment.
Abstract (Swedish)
Populärvetenskaplig sammanfattning
Kortfattat kan en dator beskrivas som en räknemaskin; i en dator är enheten som utför beräkningarna processorn. I en kvantdator är det enskilda atomer som är ansvariga för beräkningarna. På atomnivå, mikrokosmos, råder andra lagar än i makrokosmos. Dessa lagar sammanfattas i vad som kallas för kvantmekanik. Ett kvantmekaniskt fenomen som utnyttjas i en kvantdator är superpositionsprincipen.
Denna princip kan kortfattat beskrivas som en atoms förmåga att
befinna sig i två tillstånd, 0 och 1, samtidigt. Detta kan utnyttjas för att utföra vissa beräkningar snabbare än i en klassisk dator.
Det finns många olika tekniker för att bygga en kvantdator. I detta projekt har den s.k sällsynta-jordartsmetall... (More)
Populärvetenskaplig sammanfattning
Kortfattat kan en dator beskrivas som en räknemaskin; i en dator är enheten som utför beräkningarna processorn. I en kvantdator är det enskilda atomer som är ansvariga för beräkningarna. På atomnivå, mikrokosmos, råder andra lagar än i makrokosmos. Dessa lagar sammanfattas i vad som kallas för kvantmekanik. Ett kvantmekaniskt fenomen som utnyttjas i en kvantdator är superpositionsprincipen.
Denna princip kan kortfattat beskrivas som en atoms förmåga att
befinna sig i två tillstånd, 0 och 1, samtidigt. Detta kan utnyttjas för att utföra vissa beräkningar snabbare än i en klassisk dator.
Det finns många olika tekniker för att bygga en kvantdator. I detta projekt har den s.k sällsynta-jordartsmetall tekniken använts. Den går ut på att sällsynta jordartsmetaller, den grupp atomer som inte är så känsliga yttre påverkan, har dopats, dvs mixats, in i en kristall av ett annat ämne. Genom att en laserstråle av rätt färg riktas mot denna kristall kan tillstånden hos jordartsmetallen kontrolleras och bl.a sättas i nämnda superpositionstillstånd. För att förlänga tiden som jordartsmetallerna befinner sig i detta tillstånd, och därigenom den tid som finns för att utföra operationer och beräkningar, måste de ytterligare isoleras från påverkan av kristallen de sitter i. Detta kan göras genom att kristallen utsätts för ett magnetfält av rätt styrka och riktning. Ett sådant magnetfält skapas genom att en ledare, oftast en koppartråd, viras i cirkulära varv runt kristallen i vad som kallas en spole. Ett statiskt magnetfält används för att splittra upp energinivåerna, de möjliga tillstånden som atomen kan befinna sig i. Ett skiftande magnetfält används för att driva övergångar mellan de möjliga tillstånden. Anledningen till att göra detta är för att hitta en styrka på magnetfältet där de sällsynta jordartsmetallerna
påverkas minimalt av kristallen de sitter i.

I detta projekt har jag undersökt vad som krävs för att bygga en den spole med vilken övergångarna mellan energinivåerna drivs, genom att göra simuleringar i dator, och riktiga experiment, för att verifiera resultaten från dessa. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
Nordblom, Viktor LU
supervisor
organization
course
FYSK01 20112
year
type
M2 - Bachelor Degree
subject
keywords
rare-earth, atomic physics, quantum-computing, electronics, physics
language
English
id
2376792
date added to LUP
2012-05-09 15:06:13
date last changed
2012-11-12 22:38:50
@misc{2376792,
  abstract     = {An approach to the construction of high-frequency radiocircuits for ex- tending coherence-times in the Rare-Earth quantum computation scheme is presented, along with results from computer simulation of the radiofre- quency circuit using a program called QUCS. The results were experi- mentally verified and showed good correspondence with theory and sim- ulations. Problems to take into consideration when constructing high- frequency circuits are presented as well as possible solutions to them. A general background of the quantum-information field is also given as well as the necessary concepts needed in order to understand the background for the experiment.},
  author       = {Nordblom, Viktor},
  keyword      = {rare-earth,atomic physics,quantum-computing,electronics,physics},
  language     = {eng},
  note         = {Student Paper},
  title        = {Construction of Radiofrequency circuits for longer Coherence times in Rare-Earth Ions},
  year         = {2012},
}