[发明专利]离子光腔耦合系统及方法

权利要求书

1.一种离子光腔耦合系统，其特征在于，包括：第一光腔、第二光腔，直流电极对、接地电极对和射频电极对；

所述离子光腔耦合系统包括至少一个离子；

所述第一光腔的两个光腔镜面对称分布在所述至少一个离子的两侧，所述第二光腔的两个光腔镜面分布在所述第一光腔的两个光腔镜之间，其中，所述第一光腔的束腰半径大于所述第二光腔的束腰半径；

所述直流电极对的两个直流电极对称分布在所述第一光腔的两个光腔镜面的外侧，所述接地电极对和所述射频电极对分布在所述第一光腔的两个光腔镜面之间；

所述第一光腔用于获取量子光信号，使所述量子光信号的量子信息转移到所述离子光腔耦合系统的单个离子中；

所述第二光腔用于获取所述单个离子的量子信息。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一光腔用于获取量子光信号，使所述量子光信号的量子信息转移到所述离子光腔耦合系统的单个离子中，包括：

所述第一光腔用于获取所述量子光信号，使所述量子光信号被所述至少一个离子吸收，所述量子光信号的量子信息依次转移到所述至少一个离子的集体激发态和整体谐振模激发态中，再从所述整体谐振模激发态中转移到其中一个离子的激发态中。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第二光腔用于获取所述单个离子的量子信息，包括：

所述第二光腔用于通过激光定位所述单个离子，获取所述单个离子的量子信息。

4.根据权利要求1-3任一项所述的系统，其特征在于，所述第一光腔与所述至少一个离子中任一个离子的耦合强度、所述第二光腔与所述至少一个离子中任一个离子的耦合强度均用g₀表示，所述g₀通过如下公式表示：

其中，c为光速，L为所述第一光腔或所述第二光腔的长度，ω₀为所述第一光腔或所述第二光腔的束腰半径，λ为量子光信号的波长，γ为离子的自发辐射率。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述第一光腔与所有离子的总耦合强度g_N用如下公式表示：

其中，所述N为所述离子光腔耦合系统中离子的总数量。

6.根据权利要求1-3任一项所述的系统，其特征在于，所述第一光腔的第一光腔镜面和所述第二光腔的第一光腔镜面均镀第一反射膜，所述第一光腔的第二光腔镜面和所述第二光腔的第二光腔镜面均镀第二反射膜，所述第一反射膜的反射率介于第一预设范围内，所述第二反射膜的反射率介于第二预设范围内，所述第一预设范围的最大值小于所述第二预设范围的最小值。

7.根据权利要求1-3任一项所述的系统，其特征在于，所述接地电极对中的接地电极和相邻的射频电极之间具有夹角，所述夹角大于0度且小于180度；

所述第二光腔的一个光腔镜面位于所述接地电极和相邻射频电极形成的夹角中，所述第二光腔的另一个光腔镜面位于另一个接地电极与相邻的另一个射频电极形成的夹角中。

8.根据权利要求1-3任一项所述的系统，其特征在于，在所述离子光腔耦合系统中的离子数量为至少两个时，所述第一光腔的束腰半径大于所述至少两个离子中相邻两个离子的间距，所述第二光腔的束腰半径小于或等于所述至少两个离子中相邻两个离子的间距。