[發(fā)明專利]用于離子阱的裝置、系統(tǒng)和方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011394426.1
• 申請日: 2020-12-02
• 公開（公告）號(hào): CN112992628A
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 菲利普·馬科廷;大衛(wèi)·海耶斯;拉塞爾·斯圖茨;帕特麗夏·李;約翰·蓋布勒;克里斯托弗·蘭格
• 申請（專利權(quán)）人: 霍尼韋爾國際公司
• 主分類號(hào): H01J3/38
• 分類號(hào): H01J3/38;G06N10/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 蔣駿;呂傳奇

本發(fā)明題為用于離子阱的裝置、系統(tǒng)和方法。本發(fā)明提供了一個(gè)離子阱裝置。該離子阱裝置包括形成有基本上平行的縱向軸線和有基本上共面的上表面的兩個(gè)或更多個(gè)射頻(RF)導(dǎo)軌；以及捕獲和/或傳輸(TT)電極的兩個(gè)或更多個(gè)序列，其中每個(gè)序列形成為基本上平行于該RF導(dǎo)軌的該基本上平行的縱向軸線延伸。該兩個(gè)或更多個(gè)RF導(dǎo)軌和TT電極的該兩個(gè)或更多個(gè)序列限定離子阱。TT電極的該兩個(gè)或更多個(gè)序列被布置成多個(gè)區(qū)。每個(gè)區(qū)包括該TT電極的寬匹配組和該TT電極的至少一個(gè)窄匹配組。寬TT電極在基本上平行于該RF導(dǎo)軌的該基本上平行的縱向軸線的方向上比窄TT電極更長和/或更寬。

技術(shù)領(lǐng)域

各種實(shí)施方案涉及用于離子阱的裝置、系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)

離子阱可使用電場和磁場的組合以捕獲勢阱中的一個(gè)或多個(gè)離子。離子可被捕獲用于多個(gè)目的，這可包括例如質(zhì)譜法、研究和/或控制量子態(tài)。通過所付出的努力、智慧和創(chuàng)新，此類先前離子阱的許多缺陷通過開發(fā)根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案構(gòu)造的解決方案已經(jīng)被解決，本文詳細(xì)描述了這些實(shí)施方案的許多示例。

發(fā)明內(nèi)容

示例性實(shí)施方案提供了離子阱裝置、包括離子阱裝置的量子計(jì)算機(jī)、包括離子阱裝置的量子計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等。

在示例性實(shí)施方案中，提供了一個(gè)離子阱裝置。離子阱裝置包括：形成有基本上平行的縱向軸線和有基本上共面的上表面的兩個(gè)或更多個(gè)射頻(RF)導(dǎo)軌；以及捕獲和/或傳輸(TT)電極的兩個(gè)或更多個(gè)序列，其中每個(gè)序列形成為基本上平行于兩個(gè)或更多個(gè)RF導(dǎo)軌的基本上平行的縱向軸線延伸。兩個(gè)或更多個(gè)RF導(dǎo)軌和TT電極的兩個(gè)或更多個(gè)序列限定離子阱。在示例性實(shí)施方案中，離子阱是表面平面離子阱。TT電極的兩個(gè)或更多個(gè)序列被布置成多個(gè)區(qū)。每個(gè)區(qū)包括TT電極的寬匹配組和TT電極的至少一個(gè)窄匹配組。TT電極的一個(gè)寬匹配組的寬TT電極在基本上平行于兩個(gè)或更多個(gè)RF導(dǎo)軌的基本上平行的縱向軸線的方向上比TT電極的至少一個(gè)窄匹配組的窄TT電極更長和/或更寬。

在示例性實(shí)施方案中，每個(gè)區(qū)包括TT電極的兩個(gè)寬匹配組，并且TT電極的至少一個(gè)窄匹配組設(shè)置在TT電極的兩個(gè)寬匹配組之間。在示例性實(shí)施方案中，在基本上平行于RF導(dǎo)軌的基本上平行的縱向軸線的方向上，TT電極的寬匹配組中的每個(gè)寬TT電極為TT電極的至少一個(gè)窄匹配組的窄TT電極的至少大約兩倍寬。在示例性實(shí)施方案中，(a)多個(gè)區(qū)包括至少一個(gè)動(dòng)作區(qū)和至少一個(gè)中間區(qū)，(b)至少一個(gè)動(dòng)作區(qū)被配置用于在至少一個(gè)動(dòng)作區(qū)內(nèi)對至少一個(gè)離子執(zhí)行動(dòng)作，并且(c)至少一個(gè)中間區(qū)被配置用于在中間區(qū)內(nèi)穩(wěn)定至少一個(gè)離子和/或使得至少一個(gè)離子能夠傳輸通過中間區(qū)的至少一部分。在示例性實(shí)施方案中，至少一個(gè)動(dòng)作包括以下項(xiàng)中的至少一者：(a)使離子阱內(nèi)的至少兩個(gè)離子相互作用，或者(b)用操縱源作用于離子阱內(nèi)的至少一個(gè)離子。在示例性實(shí)施方案中，操縱源是至少一個(gè)激光束或至少一個(gè)微波場中的一者。在示例性實(shí)施方案中，至少一個(gè)動(dòng)作區(qū)被配置為具有對至少一個(gè)動(dòng)作區(qū)內(nèi)的離子執(zhí)行的量子邏輯門。在示例性實(shí)施方案中，至少一個(gè)動(dòng)作區(qū)包括設(shè)置在TT電極的兩個(gè)寬匹配組之間的TT電極的三個(gè)窄匹配組。在示例性實(shí)施方案中，至少一個(gè)動(dòng)作區(qū)包括TT電極的多個(gè)窄匹配組，該多個(gè)窄匹配組被配置為生成電勢，該電勢可在至少一個(gè)動(dòng)作區(qū)內(nèi)從單個(gè)阱電勢調(diào)節(jié)到多個(gè)阱電勢。在示例性實(shí)施方案中，至少一個(gè)中間區(qū)包括設(shè)置在TT電極的兩個(gè)寬匹配組之間的TT電極的一個(gè)窄匹配組。在示例性實(shí)施方案中，至少一個(gè)動(dòng)作區(qū)包括至少兩個(gè)動(dòng)作區(qū)，并且至少一個(gè)中間區(qū)設(shè)置在至少兩個(gè)動(dòng)作區(qū)之間。在示例性實(shí)施方案中，多個(gè)區(qū)包括至少一個(gè)存儲(chǔ)區(qū)。在示例性實(shí)施方案中，至少一個(gè)存儲(chǔ)區(qū)包括設(shè)置在TT電極的兩個(gè)寬匹配組之間的TT電極的至少三個(gè)窄匹配組。