[发明专利]离子阱及离子束缚方法

说明书

一种离子阱，应用于离子阱技术领域，包括：磁场发生装置、光场发生装置和可变电场发生装置，磁场发生装置，用于产生离子所需的约束磁场，光场发生装置，用于产生形状可变的光场，可变电场发生装置，用于通过该光场，利用光伏效应，产生可变约束电场，该可变约束电场的电势分布与该光场分布一致，以通过该约束磁场和该可变约束电场分别操控每个离子。本申请还公开了一种离子束缚方法，可任意束缚和操控每个离子。

技术领域

本申请涉及离子阱技术领域，尤其涉及一种离子阱及离子束缚方法。

背景技术

离子阱技术是从20世纪50年代发展起来的一项实验技术。离子阱技术自诞生以来，在原子分子光谱、量子信息领域、量子光学领域、原子钟领域等都发挥出了巨大的作用，在此基础上发展出了很多重要的技术。特别的，离子阱平台是被认为最有希望发展出商业通用量子计算机的平台之一。

现有的离子阱技术，对单离子操控困难，影响通用量子计算机的可扩展性。是目前离子阱量子信息实验的重要瓶颈。因此如何实现可任意操控离子实现量子计算是本领域技术人员目前需要解决的问题。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种离子阱及离子束缚方法，可任意操控离子。

为实现上述目的，本申请实施例第一方面提供一种离子阱，包括：

磁场发生装置、光场发生装置和可变电场发生装置；

磁场发生装置，用于产生约束磁场；

光场发生装置，用于产生形状可变的光场；

可变电场发生装置，用于通过所述光场，利用光伏效应，产生可变约束电场，所述可变约束电场的电势分布与所述分布的形状一致，以通过所述约束磁场和所述可变约束电场分别操控每个离子。

可选的，所述可变电场发生装置包括：

基板、导电层、电荷传输层和光伏层；

所述基板上依次镀有所述导电层、电荷传输层和光伏层；

所述导电层，用于使所述可变电场发生装置通过所述导电层接地，导出所述光伏层所产生的电荷；

所述电荷传输层，用于传输所述光伏层产生的电子或空穴；

所述光伏层，用于当所述光场的光照射到所述光伏层时，产生所述可变约束电场。

可选的，所述离子阱还包括：

恒定电场发生装置，用于产生与所述可变约束电场方向相反的恒定约束电场，以通过所述约束磁场、所述恒定约束电场以及所述可变约束电场操控分别操控每个离子。

可选的，所述离子阱还包括成像装置，所述成像装置的视窗朝向离子束缚区域。

可选的，所述光场通过所述成像装置的视窗照射到所述可变电场发生装置上。

可选的，所述离子阱还包括真空腔体，所述成像装置、磁场发生装置、所述可变电场发生装置、所述恒定电场发生装置均固定于所述真空腔体内。

可选的，当所述磁场发生装置为两个永磁铁时，则所述离子阱还包括支架，所述两个永磁铁固定于所述支架内。

可选的，所述光场发生装置为空间光调制器或数字微反射镜阵列或可变性反射镜或电控振镜。

本申请实施例第二方面提供一种离子束缚方法，包括：

产生约束磁场；

产生形状可变的光场；

通过所述光场，利用光伏效应，产生可变约束电场，所述可变约束电场的形状与所述光场的形状一致，以通过所述约束磁场和所述可变约束电场操控分别操控每个离子。