对离子阱领域比较熟悉，这里抛砖引玉 mark一下读过的最近（2020年以后）离子阱比较有意思的论文。

1. 在2020年之后，肉眼可见的趋势是：各大组开始从 demonstrating NISQ开始逐渐转向 demonstrating某种 QEC：

首先是 Chris Monroe组2020年展示了 Shor Code (d=3)的单比特纠错，发表在nature上:

然后 Rainer Blatt组在2020年展示了 surface code的双比特门 (d=2)，用的是surface code的 lattice surgery方案，也发表在了nature上。

Honeywell在2021年展示了Color code的单比特纠错 (d=3)：

Rainer Blatt组在2021年展示了Color code的双比特门 (d=3)：

当然从结果来看，上面的工作中只有 Honeywell的工作没有越纠越错，且从实验上来看，运行多比特数目的 NISQ和 QEC没有本质区别。但越来越多的组开始尝试搞 QEC，这是一个非常暧昧的信号，这或许可以反映出未来几年实验领域发文章的风向。

2. Quantum Network的一系列进展，这三篇要放到一起看：

David Lucas组 2020年的工作，发在了 PRL上。通过 photon制备了两个 ions的远程纠缠，保真度94%，频率为182个/s，这创下了所有体系的 quantum network的记录：

也是David Lucas 2020年的工作，发在了 PRL上。做到了Ca+和Sr+的MS门的纠缠，保真度99.8%，这两个工作放到一起基本意味着我们做一个 distributed gate没有任何问题了：

关于在离子阱体系中如何做一个 distributed gate，NIST在 2020年做了演示，发在了 Science上，这恐怕是离子阱量子计算的终极形态。

接下来的论文就不做分组了，想到哪写到哪：

3.

2020年 Honeywell第一次展示了基于 QCCD架构的一个 quantum circuit的运行，发表在了nature上。QCCD从2002年就提出了，被寄予厚望但又争议极大。Honeywell这篇文章标志着QCCD是可行的，并且在实验上提供了极多的信息量，是人手必读的经典文章。

4.

Chris Monroe组 2020年的工作，讲到了做 ion addressing时noise的来源有哪些。其中一种 noise是由于离子链的 axial mode的加热，导致在 Gaussian beam中离子感受到的 Rabi Frequency有涨落，是非常有指导性的工作。

5.

Jungsang Kim组 2020年的工作，发表在了 PRL上。做addressing时除了用 AOM控制光的开关，还可以用 MEMS控制光反射的角度来做。这个概念早在10多年前就被提出了，现在终于在实验室被实现了。

6.

Peter Zoller组在 2020年提出的一个黑科技想法，发表在了 PRX上。虽然 optical tweezer 无法改变离子的位置，但是却可以改变离子的振动模式。那么把 tweezer施加到离子链的离子上后，可以阻碍声子在链上的传播，从而解决离子阱扩张比特数目时遇到的 mode数目线性增加的原理性问题。

7.

Kihwan Kim组 2020年又刷新量子比特相干时间了！之前的 T2记录是10分钟，而这一回的 T2记录是一小时。这实在是太长寿了。

8.

Rainer Blatt组做的 2D芯片阱，恐怕是人类现今设计过的最复杂的芯片阱之一。把两条离子链并排囚禁在一个芯片阱上，并且实现 ion shuttling，是让芯片阱从 1D走向 2D的很好的探路工作。

9.

来自 NIST的黑科技，2021年发表在了 nature上。用微波而不是激光来做 MS门，而且把微波天线集成到了芯片阱上。由于是全电集成，所以在实验上扩张量子比特数目会极其容易。以后谁再说离子阱量子计算的主要限制是激光，你就甩这篇文章给他看。

10.

来自 MIT和 ETH在 2020年做集成光学芯片阱，两篇文章都发在了 nature上。MIT做到了全光集成，ETH做了MS门的演示。这是离子阱量子计算的光学集成化的最顶峰----或许集成化不再是未来离子阱在实验上的主要限制了。

11.

来自 NIST 2021年的理论文章，发表在了PRL上。做 ion shuttling时候耗时的最大部分是一对离子的 split的耗时。那有没有解决方案呢？有的，创建一个 motional squeezing state，可以把耗时压缩一个数量级。

12.

Luming Duan组展示了在一条离子长链中，对少量的 ion实现 Doppler cooling时，这种 cooling effect会如何传递给其他离子。毕竟在 IonQ已经实现了多离子的ion shuttling之后，下一个我们必须解决的问题就是离子链的 cooling。这是一个很好的探路工作，发表在 PRL上。

13.

2021年 MIT，UCLA，Origen提出的非常有趣的新架构，简称 omg (optical metastable groud)架构。我们在做协同冷却的时候，为了防止离子内态的 crosstalk，通常需要选择不同种类的离子，但是这会导致振动模式极为复杂，在实验上难度过大。那以后离子阱里能不能只用一种离子呢？答案是可以的，通过把信息巧妙地编码在 metastable、optical、 groud state上的骚操作可以实现。

14.

Luming Duan组在实验上实现了上述 omg架构的 metastable qubit和 groud qubit的转换，并测试了协同冷却时的 crosstalk，在实验上非常漂亮的工作。

15.

不是吧不是吧，原来用 Penning Trap也能做量子计算，而且是可扩展的？ 确实。Jonathan Home组给出了理论方案，并计算了系统的 spectrum是什么样的。

16.

Hartmut Hffner组的脑洞大开的工作，发表在了 PRL上：用一根 conductor就可以让远端的两个 ions耦合到一起。或许，以后只需要在两个离子之间放上这玩意就无论多远都可以做纠缠了？这能带来的想象力简直无穷无尽，言语实在不足以形容我的震撼。

17.

Hartmut的脑洞不仅限于此，Hartmut还热衷于开发各种新式 trap，包括囚禁电子的 trap。最关键的是这玩意可以做量子计算，而且理论上的纠缠态的保真度可以做到 99.99%。难道这玩意该叫电子阱？这种方案该叫做电子量子计算？

18.

还有更离谱的，离子阱里的离子不仅可以通过库伦相互作用做双比特门，也可以通过Rydberg作用做双比特门，这篇文章于2020年发在了 nature上。由于Rydberg作用的耗时要短得多，所以这可以大大压缩双比特门的时间。或许以后为了节约时间可以直接用 Rydberg作用取代 MS门？

19.

GKP code可以用在离子阱体系上？没错，把量子信息编码在离子的振动态上就可以。Jonathan Home组于2021年在实验上做了演示，结果是，系统的相干时间确实得到了延长，而且是 3倍级别的延长。

20.

Quantum simulator（量子模拟器）是可编程的我就忍了，但现在 Quantum sensor（量子传感器）也是可编程的？WTF？这一篇是Rainer Blatt组的2022年的 nature。

21.

最离谱的还得是这个：把一个编码量子信息的离子从一个离子阱里喷射到距离 10cm远的另一个离子阱里，U Mainz在 2021年做了实验上的演示。

这确实可以在某种程度上顶替 quantum network的作用——虚假的 flying qubit是光子，而真实的 flying qubit指的是在三维空间中飞的离子。

别的有意思的文章想到之后再更。

量子计算这个领域真的是每年都在突变，几年前的主流技术很容易就沦为过时，而之前还默默无闻小组突然摇身一变就成了世界 top组。常感觉知道的信息越多越能感到自身的渺小，学的越多越能感到自身的无知。