一种单原子操控系统、控制方法及电子设备技术方案

本申请实施例公开了一种单原子操控系统、控制方法及电子设备。该单原子操控系统包括：原子冷却装置，用于形成MOT原子团，上述MOT原子团能够产生第一目标波长的原子荧光；原子囚禁装置，上述原子囚禁装置包括激光源和强聚焦透镜，上述激光源发出的第二目标波长的目标激光束透过上述强聚焦透镜形成光镊阵列以捕获囚禁上述MOT原子团；成像装置，上述成像装置在上述原子荧光的强聚焦后的反射方向上依次设置有滤光片、噪声荧光遮挡装置、平凸透镜和成像单元，上述噪声荧光遮挡装置用于遮挡上述原子冷却装置产生的噪声荧光。子冷却装置产生的噪声荧光。子冷却装置产生的噪声荧光。

【技术实现步骤摘要】
一种单原子操控系统、控制方法及电子设备


[0001]本说明书涉及单原子操控系统
，更具体地说，本申请涉及一种单原子操控系统、控制方法及电子设备。

技术介绍

[0002]在中性原子量子计算中，量子比特的数目是非常重要的参数。一般通过形成二维的光镊阵列来囚禁原子，获得数百甚至更多的量子比特数目。判断光镊中是否囚禁原子的方法一般是通过强聚焦透镜收集光镊中原子的荧光信号，然后经过成像系统被EMCCD(Electron
‑
Multiplying Charge Coupled Device，电子倍增电耦合器件)相机或者sCMOS(Scientific complementary metal
‑
oxidesemiconductor，科学级互补金属氧化物半导体)相机等感光元件成像。在成像软件上可以看到多个呈阵列排布的亮点，这就是光镊阵列中被囚禁的原子。但是成像面上经常会出现很亮的背景荧光噪声，极大的干扰了原子的荧光信号，严重时无法区分是原子荧光信号还是背景噪声，这会直接影响测量的结果。所以如何降低相机成像时背景荧光噪声、提高信号对比度是读取量子比特阵列信息中很重要的问题。

技术实现思路

[0003]在
技术实现思路
部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本申请的
技术实现思路
部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
[0004]为了降低相机成像时背景荧光噪声、提高信号对比度，第一方面，本申请提出一种单原子操控系统，包括：
[0005]原子冷却装置，用于形成MOT原子团，上述MOT原子团能够产生第一目标波长的原子荧光；
[0006]原子囚禁装置，上述原子囚禁装置包括激光源和强聚焦透镜，上述激光源发出的第二目标波长的目标激光束透过上述强聚焦透镜形成光镊阵列以捕获囚禁上述MOT原子团；
[0007]成像装置，上述成像装置在上述原子荧光的强聚焦后的反射方向上依次设置有滤光片、噪声荧光遮挡装置、平凸透镜和成像单元，上述噪声荧光遮挡装置用于遮挡上述原子冷却装置产生的噪声荧光。
[0008]可选的，上述噪声荧光遮挡装置包括可调挡丝，上述可调挡丝能够沿在上述原子荧光的强聚焦后的反射方向和与上述反射方向交叉方向上移动。
[0009]可选的，上述可调挡丝的直径小于或等于1mm。
[0010]可选的，上述可调挡丝设置在上述强聚焦透镜在上述原子荧光的强聚焦后的反射方向的焦平面上，上述可调挡丝与上述强聚焦透镜的焦点至少部分重合。
[0011]可选的，上述滤光片能够透射上述第二目标波长的目标激光束，上述滤光片能够
反射上述第一目标波长的原子荧光。
[0012]可选的，上述原子冷却装置包括真空腔体(101)、至少三对冷却光源和反亥姆霍兹线圈，上述反亥姆霍兹线圈与上述真空腔体(101)的中心位置的距离小于第一预设距离，上述至少三对冷却光源发射上述第一目标波长的冷却光束，上述冷却光束的照射方向与上述真空腔体(101)的中心位置的距离小于第二预设距离。
[0013]可选的，上述激光源包括光纤和光纤耦合架，上述光纤固定连接与上述光纤耦合架。
[0014]第二方面，本申请还提出一种单原子操控系统控制方法，用于第一方面的单原子操控系统，包括：
[0015]获取上述强聚焦透镜的光学参数；
[0016]根据上述光学参数确定上述强聚焦透镜的焦平面位置；
[0017]根据上述焦平面位置调整上述噪声荧光遮挡装置在上述原子荧光的强聚焦后的反射方向的第一位置，以使上述第一位置靠近上述焦平面位置。
[0018]可选的，上述荧光遮挡装置包括可调挡丝；
[0019]上述方法还包括：
[0020]控制上述可调挡丝在上述反射方向的交叉方向上移动，以改变上述可调挡丝的第二位置；
[0021]获取不同上述第二位置下的荧光噪声图；
[0022]根据上述荧光噪声图提取噪声强度；
[0023]选取噪声强度最低的对应的上述第二位置为上述可调挡丝的最佳位置。
[0024]第三方面，本申请还提出一种电子设备，包括：存储器、处理器以及存储在上述存储器中并可在上述处理器上运行的计算机程序，上述处理器用于执行存储器中存储的计算机程序时实现如上述的第二方面任一项的控制方法的步骤。
[0025]综上，本申请实施例提出的单原子操控系统包括：原子冷却装置，用于形成MOT原子团，上述MOT原子团能够产生第一目标波长的原子荧光；原子囚禁装置，上述原子囚禁装置包括激光源和强聚焦透镜，上述激光源发出的第二目标波长的目标激光束透过上述强聚焦透镜形成光镊阵列以捕获囚禁上述MOT原子团；成像装置，上述成像装置在上述原子荧光的强聚焦后的反射方向上依次设置有滤光片、噪声荧光遮挡装置、平凸透镜和成像单元，上述噪声荧光遮挡装置用于遮挡上述原子冷却装置产生的噪声荧光。本申请实施例提出的单原子操控系统通过在滤光片和平凸透镜之间增设噪声荧光遮挡装置，能够有效对冷却光源形成的荧光噪声进行遮挡，同时不会对原子荧光的强度造成较大的影响，从而可以达到降低成像时背景荧光噪声、提高信号对比度是的作用，有效提升量子比特数目的计算精度
[0026]本申请实施例提出的单原子操控系统，本申请的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本申请的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
[0027]通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本说明书的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
[0028]图1为本申请实施例提供的一种单原子操控系统的原理示意图；
[0029]图2为本申请实施例提供的一种原子荧光成像示意图；
[0030]图3为本申请实施例提供的一种原子荧光成像原理示意图；
[0031]图4为本申请实施例提供的一种噪声荧光成像原理示意图；
[0032]图5为本申请实施例提供的一种单原子操控系统控制方法流程示意图；
[0033]图6为本申请实施例提供的一种电子设备结构示意图；
[0034]图1中各个部件的名称与标号的对应关系为：
[0035]1000
‑
单原子操控系统；100
‑
原子冷却装置；101
‑
真空腔体；102
‑
冷却光源；103
‑
反亥姆霍兹线圈；200
‑
原子囚禁装置；201
‑
激光源；202
‑
强聚焦透镜；300
‑
成像装置；301
‑
滤光片；302
‑
噪声荧光遮挡装置；303
‑
平凸透镜；304...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单原子操控系统，其特征在于，包括：原子冷却装置，用于形成MOT原子团，所述MOT原子团能够产生第一目标波长的原子荧光；原子囚禁装置，所述原子囚禁装置包括激光源和强聚焦透镜，所述激光源发出的第二目标波长的目标激光束透过所述强聚焦透镜形成光镊阵列以捕获囚禁所述MOT原子团；成像装置，所述成像装置在所述原子荧光的强聚焦后的反射方向上依次设置有滤光片、噪声荧光遮挡装置、平凸透镜和成像单元，所述噪声荧光遮挡装置用于遮挡所述原子冷却装置产生的噪声荧光。2.如权利要求1所述的单原子操控系统，其特征在于，所述噪声荧光遮挡装置包括可调挡丝，所述可调挡丝能够沿在所述原子荧光的强聚焦后的反射方向和与所述反射方向交叉方向上移动。3.如权利要求2所述的单原子操控系统，其特征在于，所述可调挡丝的直径小于或等于1mm。4.如权利要求2所述的单原子操控系统，其特征在于，所述可调挡丝设置在所述强聚焦透镜在所述原子荧光的强聚焦后的反射方向的焦平面上，所述可调挡丝与所述强聚焦透镜的焦点至少部分重合。5.如权利要求1所述的单原子操控系统，其特征在于，所述滤光片能够透射所述第二目标波长的目标激光束，所述滤光片能够反射所述第一目标波长的原子荧光。6.如权利要求1所述的单原子操控系统，其特征在于，所述原子冷却装置包括真空腔体、至少三对冷却光源和反亥姆霍兹线圈，所述反亥姆霍兹...

【专利技术属性】
技术研发人员：付卓，
申请(专利权)人：中科酷原科技武汉有限公司，
类型：发明
国别省市：