[发明专利]一种离子阱及量子计算装置

说明书

本文公开一种离子阱和量子计算装置，离子阱包括：安装于预设支架上的直流(DC)电极；DC电极的前端设置有第一切割线，第一切割线与DC电极的靠近离子阱中心的边线所形成的角度为80度到90度；其中，第一切割线为用于将DC电极切割为电极分段的切割线中位于DC电极的前端的切割线；DC电极为刀片电极，前端为刀片电极横截面为梯形的部分。本发明实施例中，位于离子阱DC电极的前端的第一切割线与DC电极的靠近离子阱中心的边线构成80度到90度之间的一个夹角，既有效保证了电极分段加工精度，还避免了分布在前端的电极分段出现尖角断裂和间距不等的问题，同时降低了电极分段加工对离子链稳定性的影响。

技术领域

本文涉及但不限于量子计算技术，尤指一种离子阱及量子计算装置。

背景技术

要进行离子量子计算，需要将量子比特编码在离子的电子内态，而这一切的基础需要稳定捕获离子，即需要利用离子阱，通过在离子阱的直流电极上施加直流电压、射频电极上施加射频电压形成势阱，将带电离子捕获并囚禁在真空环境中。

常用于离子量子计算的离子阱为线性保罗阱，即在两个径向方向(X方向和Y方向)形成射频势阱，轴向方向(Z)形成静态势阱，从而达到三维空间的束缚。线性保罗阱通常利用一对射频(RF)电极形成射频势阱，另外利用一对直流(DC)电极形成静态势阱。然而线性保罗阱的离子阱构型只包括一对DC电极，其形成的静态势阱为二阶简谐势阱，无法控制离子间距，导致离子晶体存在不稳定的情况，不利于大规模量子计算。

为了提升离子晶体的稳定性，相关技术中使用刀片阱结构以增加DC电极的数量，制作多个DC电极沿着Z方向排列。通过调整每一个DC电极的电压可以构成更加平坦的静态势阱，使得大规模离子晶体可以被稳定囚禁。图1是相关技术中刀片阱电极的横截面示意图，如图1所示，包括一对RF电极和一对DC电极。在RF电极上施加RF电场，可形成x方向到y方向上的束缚势阱；刀片阱电极的每一块DC电极包含多个电极分段；图2是相关技术中DC电极分段的示意图，如图2所示，调整每一个分段上所施加的直流电压，可以在Z方向上形成平坦的囚禁势阱；上述电极分段通常在陶瓷基片上通过以下处理制作完成：在陶瓷基片上镀金；利用激光切割技术，将电极分割成电学上互不连接的多个分段。

发明内容

以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。

本发明实施例提供一种离子阱及量子计算装置，能够既保证电极分段加工精度，还降低电极分段加工对离子链稳定性的影响。

本发明实施例提供了一种离子阱，包括：安装于预设支架上的直流DC电极；

所述DC电极的前端设置有第一切割线，第一切割线与DC电极的靠近离子阱中心的边线所形成的角度为80度到90度；

其中，所述第一切割线为用于将所述DC电极切割为电极分段的切割线中位于所述DC电极的前端的切割线；所述DC电极为刀片电极，所述前端为刀片电极横截面为梯形的部分。

在一种示例性实例中，相邻的所述第一切割线之间的距离大于30微米。

在一种示例性实例中，所述切割线中的第二切割线为弧形；

其中，所述第二切割线为位于衔接区域的切割线；所述衔接区域为所述DC电极的前端和所述DC电极除前端以外的其他部分的连接过渡区域。

在一种示例性实例中，所述电极分段的个数大于或等于5。

在一种示例性实例中，所述离子阱还包括：安装于所述预设支架上的射频RF电极；

所述RF电极的前端设置有第三切割线，第三切割线与RF电极的靠近离子阱中心的边线所形成的角度为80度到90度；

其中，所述RF电极为刀片电极，所述第三切割线为用于对所述RF电极的前端进行切割的切割线。