量子教学机及用于量子教学机的光学成像系统技术方案

本申请涉及量子教学机及用于量子教学机的光学成像系统。量子教学机用于实施微粒囚禁并展示被囚禁微粒的状态，光学成像系统用于获取被囚禁微粒的图像信息，用以显示在量子教学机的屏幕上；光学成像系统包括：激光光源、光阑以及成像装置；其中，激光光源和成像装置围绕四级杆装置布置，成像装置的镜头以及激光光源均朝向离子阱所在区域，其中，所述激光光源位于光源主轴的垂面的一侧，成像装置与激光光源位于垂面的同一侧或者分别位于垂面的两侧，且当成像装置与激光光源分别位于垂面的两侧时，成像装置处于线激光的最大张角的范围之外。本申请提供的光学成像系统在光路设计上更加巧妙、合理，对于囚禁在离子阱中的微粒链照亮效果更好。果更好。果更好。

【技术实现步骤摘要】
量子教学机及用于量子教学机的光学成像系统


[0001]本申请涉及量子计算
，特别涉及量子教学机及用于量子教学机的光学成像系统。

技术介绍

[0002]量子计算机用于实现对量子信息的处理，是当今前沿
内研究的热点。目前，囚禁离子的量子系统是有望实现量子计算机的系统之一，为了让人们能够“可视化”地了解量子信息技术以及量子计算机，量子教学机应运而生，量子教学机的主要功能是实现对微粒的囚禁以及展示微粒囚禁状态。例如，基于四极杆离子阱的量子教学机，在四极杆装置附近设有加料装置和物料回收装置，为了更好地捕捉和展示微粒的囚禁状态，还可在量子教学机内设置光源，用以照亮被囚禁的微粒，同时利用电子成像设备进行成像，显示在量子教学机的屏幕上，能够达到较好的演示效果。
[0003]但是，由于量子教学机内各类设备较多，且具有严格的操作规范，已有的量子教学机内部空间的设计并不合理，难于进行优化设计，导致整机使用过程自动化程度较低，已不能满足常规的使用需求。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在的技术问题，本申请提出了一种量子教学机及用于量子教学机的光学成像系统，本申请提出的光学系统能够照亮量子教学机内部囚禁的微粒链，并将其显示在量子教学机的屏幕上，以达到启蒙学习的目的。
[0005]本申请提出的一种用于量子教学机的光学成像系统，所述用于量子教学机的光学成像系统包括：激光光源，设置于所述激光光源主轴的垂面的一侧，用于产生线激光以照亮囚禁在离子阱中的微粒链，所述离子阱包括在所述量子教学机内部的四级杆装置中；以及成像装置，与所述激光光源设置于所述垂面的同一侧，或者，与所述激光光源分别设置于所述垂面的两侧并且所述成像装置位于所述线激光的最大张角的范围之外，用于拍摄所述离子阱所在区域并针对被照亮的微粒链生成图像信息，以显示在所述量子教学机外部的屏幕上，其中，所述激光光源和所述成像装置围绕所述四级杆装置布置，所述成像装置的镜头以及所述激光光源均朝向所述离子阱所在区域。
[0006]可选的，所述用于量子教学机的光学成像系统还包括：光阑，设置于所述激光光源的出射激光的光路上，用于调节所述线激光照亮的范围。
[0007]可选的，所述成像装置的镜头光轴与所述激光光源的主轴所成的夹角为锐角。
[0008]可选的，所述成像装置的镜头光轴与所述激光光源的主轴所成的夹角介于40
°
～50
°
。
[0009]可选的，通过调节所述光阑的孔径，使得所述线激光照亮的范围与所述微粒链的长度相匹配。
[0010]可选的，所述线激光的宽度大于或等于所述微粒链的长度。
[0011]可选的，所述光阑安装在固定支架上，所述光阑位于距离所述激光光源出光面4mm～8mm位置处。
[0012]可选的，所述成像装置包括互补金属氧化物半导体CMOS图像传感器，所述成像装置的镜头距离所述四级杆装置100nm～150nm。
[0013]可选的，所述量子教学机还包括加料装置和微粒回收装置，其中，所述加料装置用于向所述四级杆装置中投放微粒，所述微粒回收装置用于收集所述四级杆装置中掉落的微粒；并且，所述成像装置、所述激光光源、所述加料装置以及所述微粒回收装置围绕所述四级杆装置依次布置。
[0014]可选的，所述四级杆装置具有外壳，所述外壳上设有第一开口和第二开口，其中，所述线激光通过所述第一开口入射以照亮所述离子阱所在区域，所述成像装置通过所述第二开口拍摄所述离子阱所在区域。
[0015]可选的，所述外壳为方形外壳，所述激光光源和所述成像装置均位于所述方形外壳的同一侧壁的外侧；或者，所述外壳为八棱柱结构，所述激光光源和所述成像装置分别位于所述八棱柱的相邻两个侧壁的外侧。
[0016]本申请还提出一种量子教学机，所述量子教学机包括如上所述的光学成像系统。
[0017]本申请实施例对光学成像系统中各设备的摆放位置进行了优化设计，优化后系统采用线激光，形成的光路合理，对微粒链的照亮效果好。相比于以往的采用点激光光源直接放置在微粒链方向入射的处理方式，本申请实施例的光学成像系统在光路设计上更加巧妙、合理，对于囚禁在离子阱中的微粒链照亮效果更好，并且基于该优化设计，可将四级杆装置的微粒链方向的空间腾出，用于容纳和摆放诸如，但不限于，加料装置，以实现对四级杆装置的自动加料，进而提升量子教学机的整机自动化程度。
附图说明
[0018]下面，将结合附图对本申请的优选实施方式进行进一步详细的说明，其中：
[0019]图1示出了本申请的一个实施例的量子教学机内部结构示意图；
[0020]图2示出了本申请的另一实施例的量子教学机内部结构示意图；
[0021]图3示出了本申请的一个实施例的光学成像系统的第一种光路图；
[0022]图4示出了本申请的一个实施例的光学成像系统的第二种光路图；
[0023]图5示出了本申请的一个实施例的光学成像系统的第三种光路图；
[0024]图6示出了本申请的一个实施例的量子教学机的整体外观示意图。
具体实施方式
[0025]为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0026]在以下的详细描述中，可以参看作为本申请一部分用来说明本申请的特定实施例的各个说明书附图。在附图中，相似的附图标记在不同图式中描述大体上类似的组件。本申请的各个特定实施例在以下进行了足够详细的描述，使得具备本领域相关知识和技术的普
通技术人员能够实施本申请的技术方案。应当理解，还可以利用其它实施例或者对本申请的实施例进行结构、逻辑或者电性的改变。
[0027]本申请实施例提供一种用于量子教学机的光学成像系统，其包括激光光源和成像装置，其中，该激光光源设置于激光光源主轴的垂面的一侧，用于产生线激光以照亮囚禁在离子阱中的微粒链，离子阱包括在量子教学机内部的四级杆装置中；该成像装置、激光光源设置于垂面的同一侧，或者，该成像装置与激光光源分别设置于垂面的两侧并且成像装置位于线激光的最大张角的范围之外，该成像装置用于拍摄离子阱所在区域并针对被照亮的微粒链生成图像信息，以显示在量子教学机外部的屏幕上；其中，激光光源和成像装置围绕四级杆装置布置，成像装置的镜头以及激光光源均朝向离子阱所在区域。
[0028]根据本申请的实施例，围绕量子教学机内部的四级杆装置布置激光光源和成像装置，成像装置的镜头以及激光光源均朝向位于四级杆装置内的离子阱所在区域，具体地，激光光源本身位于激光光源主轴的垂面的一侧，成像装置可以与激光光源位于该垂面的同一侧，或者，成像装置也可以与激光光源分别位于该垂面的两侧，这时成像装置还应位于激光光源的线激光的最大张本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于量子教学机的光学成像系统，其特征在于，包括：激光光源，设置于所述激光光源主轴的垂面的一侧，用于产生线激光以照亮囚禁在离子阱中的微粒链，所述离子阱包括在所述量子教学机内部的四级杆装置中；以及成像装置，与所述激光光源设置于所述垂面的同一侧，或者，与所述激光光源分别设置于所述垂面的两侧并且所述成像装置位于所述线激光的最大张角的范围之外，用于拍摄所述离子阱所在区域并针对被照亮的微粒链生成图像信息，以显示在所述量子教学机外部的屏幕上，其中，所述激光光源和所述成像装置围绕所述四级杆装置布置，所述成像装置的镜头以及所述激光光源均朝向所述离子阱所在区域。2.根据权利要求1所述的用于量子教学机的光学成像系统，其特征在于，还包括：光阑，设置于所述激光光源的出射激光的光路上，用于调节所述线激光照亮的范围。3.根据权利要求1所述的用于量子教学机的光学成像系统，其特征在于，所述成像装置的镜头光轴与所述激光光源的主轴所成的夹角为锐角。4.根据权利要求3所述的用于量子教学机的光学成像系统，其特征在于，所述成像装置的镜头光轴与所述激光光源的主轴所成的夹角介于40
°
～50
°
。5.根据权利要求1所述的用于量子教学机的光学系统，其特征在于，通过调节所述光阑的孔径，使得所述线激光照亮的范围与所述微粒链的长度相匹配。6.根据权利要求1所述的用于量子教学机的光学系统，其特征在于，所述线激光的宽度大于或等于所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：高子镡，詹苏，韩琢，罗乐，周卓俊，
申请(专利权)人：启科量子技术珠海有限公司，
类型：发明
国别省市：