微型表面电极离子阱中囚禁离子的操控以及非线性动力学研究

发布时间：2024-04-09 22:29

　　量子信息与量子计算是在量子科学的快速发展中衍生出来的一个重要学科,量子计算机由于可以比经典计算机更为快速有效地解决量子力学中某些棘手的问题而被众多物理学家所关注。可扩展的微型表面电极离子阱由于克服了线形离子阱体系中量子比特可扩展性不好的缺点而成为一个比较有前途的量子计算机体系。这种表面电极离子阱将分段的电极放在一个绝缘基底表面上,从而实现不同的离子囚禁区、存储区以及操作区。本论文主要总结我们在微型表面电极离子阱系统中的一些工作,主要包括微型表面电极离子阱装置的安装,离子的俘获、操控,离子晶体结构相变以及离子在非线性囚禁区中的非线性动力学研究等,具体如下：(1)、完成微型表面电极离子阱系统的安装调试以及光路、电路的搭建并找到离子囚禁信号。(2)、将离子的温度冷却到多普勒冷却温度极限附近,通过控制阱电极电压,实现对离子囚禁的操控,包括：囚禁离子的劈裂、合并以及旋转。同时,系统地研究了离子库仑晶体的多次二级结构相变现象并用最小能量法模拟了相关的实验结果。(3)、研究了非线性区中囚禁离子的Duffing振子模型以及离子振子在不同维度上的运动传递现象。

【文章页数】：114 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１．１离子芯片阱动画示意图

１．１所示，这种阱结构包含多个囚禁互连区，离子能被稳定的囚禁在每一个囚禁??区中，并且可Ｗ将它们在不同的囚禁区中移动，如果需要对囚禁离子进行操作，??我们就将存储区中的离子移动到操作区，然后对它们进行操作，如图１．１?（ａ），??当对离子量子态操作完成之后，我们一般会将离子再次移....

图１．２不同结构离子巧片即示意图

??片阱是一种＂Ｈ明治＂结构（如图１．２（ａ）所示），直流电极铺在阱的最外层，射??频电极夹在直流电极的中间。这种阱结构比较复杂，加工比较困难。在阱中，可??Ｗ有多个＂Ｔ＂形或者＂Ｘ＂形囚禁互连＂结＂，它能稳定地将离子在不同的囚禁??区中移动。在文献［３引中，实现了?＂Ｔ＂形结构....

图２．１马鞍势能旋转动画示意图（ａ）马鞍势能面示意图化）马鞍势能面??

图２．１马鞍势能旋转动画示意图（ａ）马鞍势能面示意图化）马鞍势能面??绕Ｚ轴Ｗ频率Ｑ旋转示意图（Ｃ）鹿势近似下旋转的马鞍势能面图［５０］。??图２．１（ａ）为怯６）形成的一个马鞍势能面，很容易看出，尽管在Ｘ轴方向存??在势能最低点，但是在ｙ轴，却没有势能最低点，所Ｗ，无源静态势场....

图２．?２四极质谱仪示意图［５４］

谱仪示意图［５４］。四个双曲面电极保证了在阱内形成实验中，一般采用圆柱形的电极（黑色圆圈）Ｗ方便早源于四极质谱仪，而四极质谱仪原理就是粒子在二２．?２为四极质谱仪的示意图，它由四个双曲面电极构成＝Ｕ?＋?Ｆｃｏｓ（尚），那么就能产生一个电四极囚禁势巧２?２??〇）（ｘ，?ｖ）?＝....

本文编号：3949726