單原子陣列作為高度可控的量子比特載體,能為量子相互作用的研究提供優(yōu)良的物理平臺(tái),它的研究進(jìn)展對(duì)于中性原子量子計(jì)算機(jī)的研制具有積極的推動(dòng)作用。本論文以可獨(dú)立尋址單原子陣列的集成化為目標(biāo),開展了單原子陣列芯片設(shè)計(jì)、原子芯片U型磁光阱、高分辨率物鏡設(shè)計(jì)、單原子陣列囚禁與探測(cè)等相關(guān)的理論和實(shí)驗(yàn)研究,論文的主要工作和創(chuàng)新點(diǎn)如下:1.單原子陣列囚禁的方案設(shè)計(jì)。針對(duì)現(xiàn)有的利用激光駐波場(chǎng)和衍射場(chǎng)囚禁單原子陣列在尋址和裝置穩(wěn)定性方面的缺點(diǎn),我們將光波導(dǎo)芯片和原子芯片相結(jié)合,設(shè)計(jì)了一套新型的可獨(dú)立尋址單原子陣列囚禁的集成化實(shí)驗(yàn)方案,并對(duì)方案中的具體參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化,對(duì)加工后的器件進(jìn)行了詳細(xì)測(cè)試。在此設(shè)計(jì)之上,我們還進(jìn)一步提出了包括獨(dú)立尋址里德堡激發(fā)和基于微波態(tài)選擇勢(shì)的受控碰撞兩種可行的量子操控方案。2.原子芯片U型磁光阱的實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)。我們結(jié)合原子芯片頂部U型載流導(dǎo)線和偏置磁場(chǎng)來(lái)產(chǎn)生MOT四極磁場(chǎng),搭建超高真空系統(tǒng)、激光穩(wěn)頻移頻光路和控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了原子數(shù)為10⁷量級(jí)的⁸⁷Rb原子磁光阱囚禁,并通過(guò)優(yōu)化四極磁場(chǎng)的分布將原子數(shù)提升了一倍。3.高分辨率成像物鏡的設(shè)計(jì)。根據(jù)實(shí)...

【文章頁(yè)數(shù)】：159 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 引言
    1.1 可獨(dú)立尋址的單原子陣列
    1.2 原子芯片
    1.3 光波導(dǎo)技術(shù)
    1.4 論文研究?jī)?nèi)容
2 基礎(chǔ)理論與基本概念
    2.1 原子與光場(chǎng)相互作用
    2.2 激光冷卻
    2.3 單原子偶極阱囚禁
    2.4 原子與磁場(chǎng)相互作用
3 單原子陣列芯片的設(shè)計(jì)與加工
    3.1 設(shè)計(jì)背景
    3.2 總體設(shè)計(jì)思路
    3.3 平面光波導(dǎo)芯片
    3.4 聚焦微透鏡
    3.5 原子芯片
    3.6 單原子芯片上的量子操控方案
    3.7 本章小結(jié)
4 原子芯片U型磁光阱
    4.1 真空系統(tǒng)
    4.2 激光系統(tǒng)
    4.3 磁場(chǎng)系統(tǒng)
    4.4 控制系統(tǒng)
    4.5 鏡面U型磁光阱(U-MOT)
    4.6 本章小結(jié)
5 高分辨率成像物鏡
    5.1 設(shè)計(jì)背景
    5.2 物鏡的設(shè)計(jì)與裝配
    5.3 物鏡的光學(xué)測(cè)試
    5.4 單原子的囚禁與探測(cè)
    5.5 本章小結(jié)
6 基于多芯光纖的單原子陣列囚禁
    6.1 方案設(shè)計(jì)
    6.2 消色差物鏡
    6.3 多芯光纖的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與測(cè)試
    6.4 單原子陣列的囚禁與探測(cè)
    6.5 本章小結(jié)
7 總結(jié)與展望
    7.1 總結(jié)
    7.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄1 攻讀博士學(xué)位期間成果目錄
附錄2 單原子裝載蒙特卡洛模擬
附錄3 載流導(dǎo)線磁場(chǎng)計(jì)算
    附錄3.1 有限長(zhǎng)細(xì)導(dǎo)線
    附錄3.2 有限長(zhǎng)有限寬度方形導(dǎo)線
附錄4 NA=0.36 成像物鏡參數(shù)



本文編號(hào)：3928622