基于囚禁离子系统的绝热量子调控实验研究

发布时间：2021-08-20 03:53

　　囚禁离子由于具有囚禁时间长、相干时间长、不需要极端的冷却条件可在室温环境下工作、拥有内部电子自旋以及外部运动等多个自由度且易于操控,长期以来深受人们喜爱,是用于研究量子光学、量子电动力学、进行精密测量、量子模拟或者是量子信息处理的理想系统。我们搭建了利用射频场囚禁171Yb+离子的实验系统,利用激光实现了对该离子的多普勒冷却、光泵浦量子态初始化以及量子态荧光探测等。同时,我们利用微波完成了单比特量子态调控以及量子态层析等,利用受激拉曼跃迁耦合自旋态和运动态,成功将离子冷却到运动基态,并且测量了加热速率,演示了将运动态制备为相干态等。绝热演化是量子力学中非常常见同时也是非常重要的一种演化过程,而绝热定理是绝热演化的充要条件,在物理学的发展过程中具有极其重要的意义。然而,近年来发现的震荡哈密顿量,由于能级之间的共振跃迁,导致了绝热条件与绝热定理不一致。同时,绝热定理仅适用于闭合系统,那么在开放系统中该如何定义。基于我们搭建的囚禁离子系统,围绕上述所述的问题,我们展开了一系列的实验和理论研究:1.利用囚禁离子比特,我们设计了一个震荡的哈密顿量,检验了几个相关的绝热条件,证实这几个绝热条件都不... 

【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：103 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图２．２圆柱对称三维射频阱示意图［１０］??

?图２．３囚禁离子实验系统??如图２．３所示，是囚禁离子的实验装置。在（ａ）中可以看到，离子被囚禁在真??空中，而操纵离子的激光例如３５５ｎｍ、３６９．５ｎｍ等可以透过窗口处打到离子上，??而离子散射的荧光则被一个数值孔径约为ＮＡ＝０．４的物镜收集。离子荧光可以成??像到ＥＭＣＣＤ中，也可以打到ＰＭＴ上计算光子数用于态探测等。图（ｂ）是我们??的针尖电极阱的实物图，离子就囚禁在几何中心处，而上方两侧的管子用于产生??原子蒸汽。图（ｃ）和（ｄ）是螺旋谐振腔，用于放大射频率电场的幅度［１１，?１２］。??１０??

?２．２离子化??镱离子ｍＹｂ＋是通过双光子光致电离镱原子得到的［１３］，如图２．４所示。在??我们的实验中，我们有两支镱原子源（ａｔｏｍｉｃ?ｓｏｕｒｃｅ?ｏｖｅｎ）。其中一支填充的是??自然丰度的镱金属，另外一支则填充经过同位素提纯的镱金属，提纯后的１７１同??位素丰度为９５％。由于我们使用的ｏｖｅｎ是细长的不锈钢毛细管，所以当镱金属??被电流加热变成原子蒸汽喷出来的时候，具有非常好的方向性，并且按照我们预??先设定的，让原子蒸汽喷射到射频囚禁势阱的中心附近。??／／／／｛？／／削／／／／／，??＜Ｄ，＇■?ｐ?＇??２??１３??３???？?Ｓｑ?艺?：??Ｃｔ＇Ｈ?ｉ＇－＇ｉ?■?；?ｖ＊＾??＿??ｉ（７／．２＜５／２）??．ＪＬ－?１Ｐ１?—？?３????／＾ＴｌｉＴ?￣４＾ｎｍ）?—（７／２；３／２）


本文编号：3352756