微型表面离子阱系统的设计、搭建和测试
发布时间：2021-10-08 06:57
基于量子力学中的量子纠缠技术,量子信息和量子计算为计算机的硬件机制带来了突破性的变革。在众多量子计算机物理体系中,拥有长相干时间和长囚禁时间的离子阱体系成为极有可能实现工业化量子计算的体系之一。在离子阱体系中,微型表面离子阱具有良好的扩展性,在近些年来成为可扩展量子计算的热门研究方向。微型表面离子阱包括绝缘基底、直流电极和射频电极,通过精密加工使其对称排列,实现冷离子在不同区域的存储、运算和操控。随着阱电极结构的小型化,离子距离阱电极的表面越来越近,离子的运动量子态受到电极表面电场涨落的影响也越大,从而导致反常加热效应的出现。本文主要总结了本人在微型表面离子阱中的相关工作,包括微型表面离子阱系统的设计、搭建;离子的激光冷却、微运动的补偿;微型表面离子阱中离子加热率的测量;探针式离子阱的设计和势场模拟等。具体如下:（1）完成微型表面离子阱系统的设计和搭建。包括表面电极结构的设计和囚禁势场的分析,囚禁场电路的制作和调试,所用激光器的制作和稳频,离子的囚禁和冷却。（2）完成新微型表面离子阱系统中离子加热率的测量,分析了与第一代表面离子阱系统中离子加热率的差异。（3）完成探针式离子阱系统的设计...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院武汉物理与数学研究所)湖北省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１?Ｐｓｉｕｌ阱和Ｐｅｎｎｉｎｇ阱的结构｜５１??
原因。随后大量的实验研宄表明，ａ??的值为０．８到１．６之间。近来Ａ．Ｓａｆａｖｉ－Ｎａｉｎｉ等人利用电偶极子模型来解释囚禁??离子的反常加热效应［２５，２６］，指出离子振动处于低频时《值为１、０值为４，处??于高频时《值为２；并指出频率指数ａ是温度的函数。越来越多反常加热的实验??给出了越多越多不同表面阱参数下的相关数据，扩散模型和电偶极子模型的解释??之争也会越发明朗。同时也有很多小组测量了不同电极材料下离子阱的反常加热??效应随距离的变化关系［１８，２１，２２，２８－３０］，如图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?？以气??＾１〇?：?；??％?１〇－７１?☆?ｇ?▼?▼；??１?？?１??ｉｏ?Ｍ￣■——■￣—．?????????１０?１００?１０００??Ｉｏｎ－Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ?Ｓｐａｃｉｎｇ．?ｄ（ｆ．ｕｎ）??图１．２不同电极材料、不同离子－电极间距下的噪声谱密度丨３１丨??１．３离子反常加热效应的相关应用??届于金属表面的电场噪声以及能量耗散是目前许多科学技术领域共同面临??的问题（比如纳米电子学和超导电子学中的低频噪声等），而离子阱中被囚禁的??离子对金属表面电场噪声具有很高敏感性，如能将囚禁离子作为高灵敏的表面??电场噪声探针，再结合表面科学研宄中的现场处理和测量技术，开展离子反常??加热现象物理机制的研宄，将会推动表面科学和离子囚禁技术共同的发展，以??及对相关应用和研宄具有推动作用，例如引力波探测中表面电势空
?第一章引言???针，专门用于金属表面的电场噪声探测（如图１．３所示）。参考这套系统，我们设??计了一套探针式离子阱并模拟了其势场分布，而且利用己搭建的微型表面离子??哄，设计了金属表面电场噪声的检测装置（如图１．４所示），理论上其检测的电场??噪声谱密度灵敏度可达解决了目前通用的测量仪器（俄歇低能??电子衍射谱仪等）的灵敏度与精度不够高、无法测量金属表面电场噪声等问题。??这一部分第五章会详细介绍。??图１．３探针离子讲［３４】??图１．４我们设计的金属表面电场噪声检测装置??５??
【参考文献】：
期刊论文
[1]Measurement of Heating Rates in a Microscopic Surface-Electrode Ion Trap[J]. 何九洲,闫磊磊,陈亮,李冀,冯芒. Chinese Physics Letters. 2017(06)
本文编号：3423648
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院武汉物理与数学研究所)湖北省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１?Ｐｓｉｕｌ阱和Ｐｅｎｎｉｎｇ阱的结构｜５１??
原因。随后大量的实验研宄表明，ａ??的值为０．８到１．６之间。近来Ａ．Ｓａｆａｖｉ－Ｎａｉｎｉ等人利用电偶极子模型来解释囚禁??离子的反常加热效应［２５，２６］，指出离子振动处于低频时《值为１、０值为４，处??于高频时《值为２；并指出频率指数ａ是温度的函数。越来越多反常加热的实验??给出了越多越多不同表面阱参数下的相关数据，扩散模型和电偶极子模型的解释??之争也会越发明朗。同时也有很多小组测量了不同电极材料下离子阱的反常加热??效应随距离的变化关系［１８，２１，２２，２８－３０］，如图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?？以气??＾１〇?：?；??％?１〇－７１?☆?ｇ?▼?▼；??１?？?１??ｉｏ?Ｍ￣■——■￣—．?????????１０?１００?１０００??Ｉｏｎ－Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ?Ｓｐａｃｉｎｇ．?ｄ（ｆ．ｕｎ）??图１．２不同电极材料、不同离子－电极间距下的噪声谱密度丨３１丨??１．３离子反常加热效应的相关应用??届于金属表面的电场噪声以及能量耗散是目前许多科学技术领域共同面临??的问题（比如纳米电子学和超导电子学中的低频噪声等），而离子阱中被囚禁的??离子对金属表面电场噪声具有很高敏感性，如能将囚禁离子作为高灵敏的表面??电场噪声探针，再结合表面科学研宄中的现场处理和测量技术，开展离子反常??加热现象物理机制的研宄，将会推动表面科学和离子囚禁技术共同的发展，以??及对相关应用和研宄具有推动作用，例如引力波探测中表面电势空
?第一章引言???针，专门用于金属表面的电场噪声探测（如图１．３所示）。参考这套系统，我们设??计了一套探针式离子阱并模拟了其势场分布，而且利用己搭建的微型表面离子??哄，设计了金属表面电场噪声的检测装置（如图１．４所示），理论上其检测的电场??噪声谱密度灵敏度可达解决了目前通用的测量仪器（俄歇低能??电子衍射谱仪等）的灵敏度与精度不够高、无法测量金属表面电场噪声等问题。??这一部分第五章会详细介绍。??图１．３探针离子讲［３４】??图１．４我们设计的金属表面电场噪声检测装置??５??
【参考文献】：
期刊论文
[1]Measurement of Heating Rates in a Microscopic Surface-Electrode Ion Trap[J]. 何九洲,闫磊磊,陈亮,李冀,冯芒. Chinese Physics Letters. 2017(06)
本文编号：3423648
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/wulilw/3423648.html
