[發(fā)明專利]一種電磁感應(yīng)透明冷卻的方法及裝置有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 202310911464.7 | 申請日： | 2023-07-25 |
| 公開（公告）號： | CN116666190B | 公開（公告）日： | 2023-09-26 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 毛志超 | 申請（專利權(quán)）人： | 華翊博奧（北京）量子科技有限公司 |
| 主分類號： | H01J49/42 | 分類號： | H01J49/42;G21K1/00;F25D31/00 |
| 代理公司： | 北京安信方達知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11262 | 代理人： | 韓輝峰;李丹 |
| 地址： | 100176 北京市大興區(qū)北京經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)科谷一街*** | 國省代碼： | 北京;11 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 電磁感應(yīng) 透明 冷卻 方法 裝置 | ||
本文公開一種電磁感應(yīng)透明冷卻的方法及裝置，本發(fā)明實施例實現(xiàn)了統(tǒng)一、通用的電磁感應(yīng)透明冷卻方法，實現(xiàn)了核自旋大于0的離子的基態(tài)冷卻，能夠獲得兆赫茲量級的有效帶寬，為大規(guī)模離子量子計算的實現(xiàn)提供了技術(shù)支撐。
技術(shù)領(lǐng)域
本文涉及但不限于離子阱技術(shù)，尤指一種電磁感應(yīng)透明冷卻的方法及裝置。
背景技術(shù)
離子阱量子計算與量子模擬需要在離子阱中穩(wěn)定囚禁離子晶體，并在多離子晶體中將每個簡正模的聲子態(tài)冷卻到其基態(tài)或接近基態(tài)，即要求第m個簡正模的平均聲子數(shù)乃至；要冷卻離子晶體，最簡單直接的方法是多普勒冷卻（DopplerCooling）方法，但多普勒冷卻通常只能冷卻到幾個至幾十個聲子，無法將離子冷卻到基態(tài)。為了實現(xiàn)基態(tài)冷卻，通常被廣泛選擇的技術(shù)方式包括邊帶冷卻（Resolved?SidebandCooling）、偏振梯度冷卻（Polarization?Gradient?Cooling）與電磁感應(yīng)透明冷卻（EITCooling）。
在相關(guān)技術(shù)中，技術(shù)人員借助拉曼躍遷來實施邊帶冷卻；對單個離子，邊帶冷卻能夠?qū)㈦x子冷卻到極低的聲子數(shù)，理論上可以到達0聲子態(tài)，但邊帶冷卻的有效線寬很窄，通常不超過幾十千赫茲，在大規(guī)模的離子晶體中，由于離子晶格的復(fù)雜性，本征振動頻率眾多；因此，要將每個模式都冷卻到基態(tài)，需要不斷調(diào)整邊帶冷卻的頻率，一個一個地冷卻眾多模式，極其低效。偏振梯度冷卻受制于其理論限制，雖然能夠突破多普勒冷卻極限，但對于單離子最佳冷卻極限僅為0.5個聲子，多離子情況下甚至只能達到0.87個聲子，其效果遠(yuǎn)差于邊帶冷卻。電磁感應(yīng)透明冷卻技術(shù)是能夠真正實現(xiàn)接近基態(tài)的寬帶冷卻方式；最早的電磁感應(yīng)透明冷卻理論限定在型三能級結(jié)構(gòu)中，并在鈣-40離子中得到了實驗驗證；鈣-40離子的核自旋為0，因此利用其基態(tài)和第一激發(fā)態(tài)的各兩個塞曼能級，配合偏振光，可以獲得純凈的三能級系統(tǒng)，從而完美實施電磁感應(yīng)透明冷卻。對于更復(fù)雜的能級結(jié)構(gòu)，例如具有1/2核自旋的鐿-171離子，其基態(tài)和第一激發(fā)態(tài)各具有4個塞曼能級，因此更為復(fù)雜，直到近期才在實驗中實現(xiàn)。電磁感應(yīng)透明冷卻技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)寬頻段的冷卻，因此在大規(guī)模離子晶體中，電磁感應(yīng)透明冷卻技術(shù)能夠直接同時冷卻眾多運動模式，而不必像邊帶冷卻那樣逐一進行冷卻。但對于核自旋大于1/2的離子，如鋇-137離子，由于更為復(fù)雜的能級結(jié)構(gòu)，上述電磁感應(yīng)透明冷卻方案均不適用。
綜上，對于核自旋大于0的離子量子比特，特別是核自旋大于1/2的離子種類，如何找到一種統(tǒng)一、有效的架構(gòu)實現(xiàn)大規(guī)模離子晶體在寬頻段的基態(tài)冷卻，成為一個有待解決的問題，該問題嚴(yán)重制約了新型離子的使用與開發(fā)，阻礙了離子阱量子計算規(guī)模的提升，阻礙了離子阱量子計算的應(yīng)用發(fā)展。
發(fā)明內(nèi)容
以下是對本文詳細(xì)描述的主題的概述。本概述并非是為了限制權(quán)利要求的保護范圍。
本發(fā)明實施例提供一種電磁感應(yīng)透明冷卻的方法及裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模離子晶體在寬頻段的基態(tài)冷卻。
本發(fā)明實施例提供了一種電磁感應(yīng)透明冷卻的方法，包括：
在外加磁場下，對被囚禁在離子阱中的核自旋的離子，施加第一泵浦光、第二泵浦光、偏振激光和偏振激光；
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