基于量子力學(xué)中的量子糾纏技術(shù),量子信息和量子計(jì)算為計(jì)算機(jī)的硬件機(jī)制帶來(lái)了突破性的變革。在眾多量子計(jì)算機(jī)物理體系中,擁有長(zhǎng)相干時(shí)間和長(zhǎng)囚禁時(shí)間的離子阱體系成為極有可能實(shí)現(xiàn)工業(yè)化量子計(jì)算的體系之一。在離子阱體系中,微型表面離子阱具有良好的擴(kuò)展性,在近些年來(lái)成為可擴(kuò)展量子計(jì)算的熱門研究方向。微型表面離子阱包括絕緣基底、直流電極和射頻電極,通過(guò)精密加工使其對(duì)稱排列,實(shí)現(xiàn)冷離子在不同區(qū)域的存儲(chǔ)、運(yùn)算和操控。隨著阱電極結(jié)構(gòu)的小型化,離子距離阱電極的表面越來(lái)越近,離子的運(yùn)動(dòng)量子態(tài)受到電極表面電場(chǎng)漲落的影響也越大,從而導(dǎo)致反常加熱效應(yīng)的出現(xiàn)。本文主要總結(jié)了本人在微型表面離子阱中的相關(guān)工作,包括微型表面離子阱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、搭建;離子的激光冷卻、微運(yùn)動(dòng)的補(bǔ)償;微型表面離子阱中離子加熱率的測(cè)量;探針式離子阱的設(shè)計(jì)和勢(shì)場(chǎng)模擬等。具體如下:（1）完成微型表面離子阱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和搭建。包括表面電極結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和囚禁勢(shì)場(chǎng)的分析,囚禁場(chǎng)電路的制作和調(diào)試,所用激光器的制作和穩(wěn)頻,離子的囚禁和冷卻。（2）完成新微型表面離子阱系統(tǒng)中離子加熱率的測(cè)量,分析了與第一代表面離子阱系統(tǒng)中離子加熱率的差異。（3）完成探針式離子阱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院武漢物理與數(shù)學(xué)研究所)湖北省

【文章頁(yè)數(shù)】：78 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１?Ｐｓｉｕｌ阱和Ｐｅｎｎｉｎｇ阱的結(jié)構(gòu)｜５１??

原因。隨后大量的實(shí)驗(yàn)研宄表明，ａ??的值為０．８到１．６之間。近來(lái)Ａ．Ｓａｆａｖｉ－Ｎａｉｎｉ等人利用電偶極子模型來(lái)解釋囚禁??離子的反常加熱效應(yīng)［２５，２６］，指出離子振動(dòng)處于低頻時(shí)《值為１、０值為４，處??于高頻時(shí)《值為２；并指出頻率指數(shù)ａ是溫度的函數(shù)。越來(lái)越多反常加熱的實(shí)驗(yàn)??給出了越多越多不同表面阱參數(shù)下的相關(guān)數(shù)據(jù)，擴(kuò)散模型和電偶極子模型的解釋??之爭(zhēng)也會(huì)越發(fā)明朗。同時(shí)也有很多小組測(cè)量了不同電極材料下離子阱的反常加熱??效應(yīng)隨距離的變化關(guān)系［１８，２１，２２，２８－３０］，如圖１．２所示。??１〇１?１???????－ｒ－７－￣￣??ｗ?Ａｘｉ??Ｐ?１０?１?Ｐ?？?Ｍａ?＾??１?？參?？?？?Ｗ??＞?１〇＇３］?ｊｋ?ｆ?＾?５?？以氣??＾１〇?：?；??％?１〇－７１?☆?ｇ?▼?▼；??１?？?１??ｉｏ?Ｍ￣■——■￣—．?????????１０?１００?１０００??Ｉｏｎ－Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ?Ｓｐａｃｉｎｇ．?ｄ（ｆ．ｕｎ）??圖１．２不同電極材料、不同離子－電極間距下的噪聲譜密度丨３１丨??１．３離子反常加熱效應(yīng)的相關(guān)應(yīng)用??屆于金屬表面的電場(chǎng)噪聲以及能量耗散是目前許多科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域共同面臨??的問(wèn)題（比如納米電子學(xué)和超導(dǎo)電子學(xué)中的低頻噪聲等），而離子阱中被囚禁的??離子對(duì)金屬表面電場(chǎng)噪聲具有很高敏感性，如能將囚禁離子作為高靈敏的表面??電場(chǎng)噪聲探針，再結(jié)合表面科學(xué)研宄中的現(xiàn)場(chǎng)處理和測(cè)量技術(shù)，開(kāi)展離子反常??加熱現(xiàn)象物理機(jī)制的研宄，將會(huì)推動(dòng)表面科學(xué)和離子囚禁技術(shù)共同的發(fā)展，以??及對(duì)相關(guān)應(yīng)用和研宄具有推動(dòng)作用，例如引力波探測(cè)中表面電勢(shì)空

?第一章引言???針，專門用于金屬表面的電場(chǎng)噪聲探測(cè)（如圖１．３所示）。參考這套系統(tǒng)，我們?cè)O(shè)??計(jì)了一套探針式離子阱并模擬了其勢(shì)場(chǎng)分布，而且利用己搭建的微型表面離子??哄，設(shè)計(jì)了金屬表面電場(chǎng)噪聲的檢測(cè)裝置（如圖１．４所示），理論上其檢測(cè)的電場(chǎng)??噪聲譜密度靈敏度可達(dá)解決了目前通用的測(cè)量?jī)x器（俄歇低能??電子衍射譜儀等）的靈敏度與精度不夠高、無(wú)法測(cè)量金屬表面電場(chǎng)噪聲等問(wèn)題。??這一部分第五章會(huì)詳細(xì)介紹。??圖１．３探針離子講［３４】??圖１．４我們?cè)O(shè)計(jì)的金屬表面電場(chǎng)噪聲檢測(cè)裝置??５??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Measurement of Heating Rates in a Microscopic Surface-Electrode Ion Trap[J]. 何九洲,閆磊磊,陳亮,李冀,馮芒.  Chinese Physics Letters. 2017(06)



本文編號(hào)：3423648