[发明专利]用于离子阱的装置、系统和方法

说明书

本发明题为用于离子阱的装置、系统和方法。本发明提供了一个离子阱装置。该离子阱装置包括形成有基本上平行的纵向轴线和有基本上共面的上表面的两个或更多个射频(RF)导轨；以及捕获和/或传输(TT)电极的两个或更多个序列，其中每个序列形成为基本上平行于该RF导轨的该基本上平行的纵向轴线延伸。该两个或更多个RF导轨和TT电极的该两个或更多个序列限定离子阱。TT电极的该两个或更多个序列被布置成多个区。每个区包括该TT电极的宽匹配组和该TT电极的至少一个窄匹配组。宽TT电极在基本上平行于该RF导轨的该基本上平行的纵向轴线的方向上比窄TT电极更长和/或更宽。

技术领域

各种实施方案涉及用于离子阱的装置、系统和方法。

背景技术

离子阱可使用电场和磁场的组合以捕获势阱中的一个或多个离子。离子可被捕获用于多个目的，这可包括例如质谱法、研究和/或控制量子态。通过所付出的努力、智慧和创新，此类先前离子阱的许多缺陷通过开发根据本发明的实施方案构造的解决方案已经被解决，本文详细描述了这些实施方案的许多示例。

发明内容

示例性实施方案提供了离子阱装置、包括离子阱装置的量子计算机、包括离子阱装置的量子计算机系统等。

在示例性实施方案中，提供了一个离子阱装置。离子阱装置包括：形成有基本上平行的纵向轴线和有基本上共面的上表面的两个或更多个射频(RF)导轨；以及捕获和/或传输(TT)电极的两个或更多个序列，其中每个序列形成为基本上平行于两个或更多个RF导轨的基本上平行的纵向轴线延伸。两个或更多个RF导轨和TT电极的两个或更多个序列限定离子阱。在示例性实施方案中，离子阱是表面平面离子阱。TT电极的两个或更多个序列被布置成多个区。每个区包括TT电极的宽匹配组和TT电极的至少一个窄匹配组。TT电极的一个宽匹配组的宽TT电极在基本上平行于两个或更多个RF导轨的基本上平行的纵向轴线的方向上比TT电极的至少一个窄匹配组的窄TT电极更长和/或更宽。

在示例性实施方案中，每个区包括TT电极的两个宽匹配组，并且TT电极的至少一个窄匹配组设置在TT电极的两个宽匹配组之间。在示例性实施方案中，在基本上平行于RF导轨的基本上平行的纵向轴线的方向上，TT电极的宽匹配组中的每个宽TT电极为TT电极的至少一个窄匹配组的窄TT电极的至少大约两倍宽。在示例性实施方案中，(a)多个区包括至少一个动作区和至少一个中间区，(b)至少一个动作区被配置用于在至少一个动作区内对至少一个离子执行动作，并且(c)至少一个中间区被配置用于在中间区内稳定至少一个离子和/或使得至少一个离子能够传输通过中间区的至少一部分。在示例性实施方案中，至少一个动作包括以下项中的至少一者：(a)使离子阱内的至少两个离子相互作用，或者(b)用操纵源作用于离子阱内的至少一个离子。在示例性实施方案中，操纵源是至少一个激光束或至少一个微波场中的一者。在示例性实施方案中，至少一个动作区被配置为具有对至少一个动作区内的离子执行的量子逻辑门。在示例性实施方案中，至少一个动作区包括设置在TT电极的两个宽匹配组之间的TT电极的三个窄匹配组。在示例性实施方案中，至少一个动作区包括TT电极的多个窄匹配组，该多个窄匹配组被配置为生成电势，该电势可在至少一个动作区内从单个阱电势调节到多个阱电势。在示例性实施方案中，至少一个中间区包括设置在TT电极的两个宽匹配组之间的TT电极的一个窄匹配组。在示例性实施方案中，至少一个动作区包括至少两个动作区，并且至少一个中间区设置在至少两个动作区之间。在示例性实施方案中，多个区包括至少一个存储区。在示例性实施方案中，至少一个存储区包括设置在TT电极的两个宽匹配组之间的TT电极的至少三个窄匹配组。