一种低温离子阱系统技术方案

本发明专利技术属于量子计算技术领域，提供一种低温离子阱系统，包括：底座、原子发生器、离子阱装置及盖板，所述离子阱装置罩装于所述底座，所述盖板封装所述离子阱装置，所述原子发生器安装在所述底座并与所述离子阱装置同轴；所述原子发生器具备用于原子发射的发射口，所述发射口正对所述离子阱装置的囚禁通道；所述离子阱装置产生囚禁电场，所述囚禁电场电离原子并将离子囚禁在所述囚禁通道。结构紧凑，功能完善，可靠性高，能够满足量子计算的各种实验需求；热负荷低，降低了系统对于冷量的需求，实现了低温刀片形离子阱的功能一体化；规避了走线杂乱导致的短路、断路等问题，给离子阱量子计算机的产品化提供了必要条件。算机的产品化提供了必要条件。算机的产品化提供了必要条件。

【技术实现步骤摘要】
一种低温离子阱系统


[0001]本专利技术属于量子计算
，尤其涉及一种低温离子阱系统。

技术介绍

[0002]在量子计算领域，基于囚禁离子的离子阱技术是实现量力计算的主流技术路径之一，它采用冷却到基态的离子作为量子比特，通过激光进行量子比特的操控和读取，为了提高离子的囚禁稳定性，延长量子比特的相干时间，常常需要将离子阱放置于超高真空腔内。为了进一步减少气体分子对囚禁离子的碰撞，采用超低温技术将离子阱冷却到液氦温区已经在行业内得到应用。在液氦温区的离子阱一方面能够进一步提高真空腔的真空度，减少残余气体分子，另一方面能够降低离子晶体加热，提高离子晶体的持续时间，进而延长量子比特相干时间，大大提高量子逻辑门的保真度。
[0003]刀片型离子阱作为线性保罗阱的形式之一，具有囚禁电场稳定、离子可控性强、进光角度多等优点，在离子阱量子计算中得到广泛应用。但是刀片型离子阱与平面型离子阱相比，由于四个刀片电极需要三维立体空间分布，在超低温超高真空系统中难以实现紧凑化和一体化。同时各个刀片电极的电源引线难以进行平面布线，导致走线比较杂乱，容易引起短路。
[0004]因此，亟需一种低温离子阱系统，以解决刀片型离子阱在超低温超高真空系统中难以实现紧凑化和一体化的问题。

技术实现思路

[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种低温离子阱系统，包括：底座、原子发生器、离子阱装置及盖板，所述离子阱装置罩装于所述底座，所述盖板封装所述离子阱装置，所述原子发生器安装在所述底座并与所述离子阱装置同轴；所述原子发生器具备用于原子发射的发射口，所述发射口正对所述离子阱装置的囚禁通道；所述离子阱装置产生囚禁电场，所述囚禁电场电离原子并将离子囚禁在所述囚禁通道。
[0006]可选地，所述原子发生器包括壳体以及安装在所述壳体内的原子源及加热器；所述发射口设置于所述壳体的一端，另一端通过封板封装；所述加热器加热所述原子源激发所述原子源发出原子，原子通过所述发射口射出所述壳体。
[0007]可选地，所述加热器具备接线柱，所述加热器通过所述接线柱连接到电源。
[0008]可选地，所述原子源采用钙、铯、铍及镱中的一种或多种金属制造。
[0009]可选地，所述原子源形成为柱体状。
[0010]可选地，所述离子阱装置具备阱壳体，所述阱壳体设置若干激光窗口，所述激光窗口用于激光进入所述阱壳体内部；所述阱壳体内部设置若干刀片架，所述刀片架相间地安装第一刀片及第二刀片；所述第一刀片连接到直流电源，所述第二刀片连接到射频信号，所述第一刀片及所述第二刀片合围形成所述囚禁通道。
[0011]可选地，所述激光窗口配置光学窗片，所述光学窗片采用熔融石英制造，所述光学
窗片贴附增透膜。
[0012]可选地，所述第一刀片及所述第二刀片均采用陶瓷制造，表面镀导体层，所述导体层形成若干独立的极片，所述极片连接到所述直流电源或所述射频信号。
[0013]可选地，所述第一刀片及所述第二刀片的刀刃侧设置若干通槽。
[0014]可选地，所述第一刀片的前端配置滤波电容，所述滤波电容附着于所述刀片架，所述滤波电容的输出端连接所述第一刀片，所述滤波电容的输入端连接所述直流电源。
[0015]相比现有技术，本专利技术的低温离子阱系统有益效果在于：1.实现了低温刀片形离子阱的功能一体化。
[0016]2.整体结构紧凑，集成了一层冷屏，使得外围真空腔的设计能够更加紧凑和集成化。
[0017]3.设置了丰富的进阱激光通道和物镜光学通道，能够满足量子计算的各种实验需求。
[0018]4.整体热负荷大大降低，由于离子阱被封装在一个较小的空间内，大大降低了系统对于冷量的需求。
[0019]5.采用微加工技术实现了对刀片形离子阱外围电路的整合，大大提高了离子阱装配的效率，同时规避了走线杂乱导致的短路、断路等问题。
[0020]6.结构紧凑，功能完善，可靠性高，热负荷低，方便使用的模块化产品。
[0021]7.通道窗片距离离子阱中心囚禁区域距离较短，使得整个低温真空腔体能够实现更加紧凑的设计，给离子阱量子计算机的产品化提供了必要条件。
附图说明
[0022]图1为本专利技术的低温离子阱系统整体结构的立体示意图；图2为本专利技术的低温离子阱系统整体结构的半剖示意图；图3为本专利技术的离子阱装置整体结构的立体示意图；图4为本专利技术的离子阱装置前视示意图；图5为图4的A
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A剖视示意图；图6为图5的C
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C剖视示意图；图7为本专利技术的原子发生器的立体爆炸示意图；图8为本专利技术的原子发生器的半部示意图。
[0023]图示说明：1、底座；2、囚禁通道；4、盖板；5、视窗窗口；6、视窗窗片； 8、通槽；10、离子阱装置；20、原子发生器；100、阱壳体；101、激光窗口；102、刀片架；103、第一刀片；104、第二刀片；105、水平侧面；106、竖直侧面；107、斜面；108、开口槽；109、导线槽；110、导体膜；112、定位柱；113、通孔；114、直角通孔；115、焊接柱；116、连接器；117、光学窗片；118、电容；200、壳体；201、原子源；202、加热器；203、发射口；204、封板；205、外翻边；206、套管；207、电热丝；208、接线柱；209、开口端；210、隔热绝缘管；211、弹簧。
具体实施方式
[0024]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0025]在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0026]此外，在本专利技术的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0027]此外，后续所描述的本专利技术不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
[0028]参见图1
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图8，本专利技术的实施例提供一种低温离子阱系统，包括：底座1、原子发生器20、离子阱装置10及盖板4，具体地，底座1为双层板结构支架，正视方向呈工字型，上层可以安装连接原子发生器20及离子阱装置10。底座1可以采用高导热的非磁性金属材料制造，如无氧铜或不锈钢等。优选的，底座1采用无氧本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低温离子阱系统，其特征在于，包括：底座、原子发生器、离子阱装置及盖板，所述离子阱装置罩装于所述底座，所述盖板封装所述离子阱装置，所述原子发生器安装在所述底座并与所述离子阱装置同轴；所述原子发生器具备用于原子发射的发射口，所述发射口正对所述离子阱装置的囚禁通道；所述离子阱装置产生囚禁电场，所述囚禁电场电离原子并将离子囚禁在所述囚禁通道。2.如权利要求1所述的低温离子阱系统，其特征在于，所述原子发生器包括壳体以及安装在所述壳体内的原子源及加热器；所述发射口设置于所述壳体的一端，另一端通过封板封装；所述加热器加热所述原子源激发所述原子源发出原子，原子通过所述发射口射出所述壳体。3.如权利要求2所述的低温离子阱系统，其特征在于，所述加热器具备接线柱，所述加热器通过所述接线柱连接到电源。4.如权利要求2所述的低温离子阱系统，其特征在于，所述原子源采用钙、铯、铍及镱中的一种或多种金属制造。5.如权利要求4所述的低温离子阱系统，其特征在于，所述原子源形成为柱体状。6.如权利要求1所述的低温离...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏东波，郑晨光，周卓俊，黄毛毛，韩琢，罗乐，
申请(专利权)人：广东启科量子信息技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：