[实用新型]量子计算和量子精密测量的教学设备

说明书

本实用新型涉及一种量子计算和量子精密测量的教学设备。量子计算和量子精密测量教学设备包括激光脉冲发生模块、光路模块、量子传感器和信号采集模块。激光脉冲发生模块用于发出激光脉冲。光路模块沿激光脉冲的光路设置。光路模块包括用导杆连接的镜架。镜架上沿光路依次设置第一准直聚焦元件、量子传感器、第二准直聚焦元件、滤光元件以及光电探测器。量子传感器用于在磁场的作用下受到激光脉冲的激发产生荧光。信号采集模块与光电探测器连接，用于采集荧光对应的电信号。本实用新型让学生通过动手操作，完成量子算法和量子精密测磁的演示实验，从而掌握量子计算的基本原理。学生可以对原始实验数据进行处理，加深对量子计算和量子精密测量的理解。

技术领域

本实用新型涉及教学仪器技术领域，特别是涉及一种量子计算和量子精密测量的教学设备。

背景技术

量子计算机是一类遵循量子力学规律，进行逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装置。量子计算对于提升运算能力，解决目前经典计算机无法解决的复杂问题，有着巨大潜力。量子精密测量技术是指利用量子系统，量子性质或者量子现象对物理量进行测量的技术。近年来，作为量子科学技术的一个分支，量子计算和精密测量技术飞速发展。常用的量子计算及精密测量技术平台包括自旋比特，离子阱，超导比特等等。量子计算具有超快并行的特征，在密码破解、路径规划、人工智能算法等领域有着重大应用。量子精密测量具有灵敏度高、分辨率高、可溯源等一系列优点，除了对基本物理参数进行测量外，量子精密测量技术在材料、能源、军工、医疗等领域均有着重大应用。

因量子计算和量子精密测量具备的技术优点和广泛的应用前景，科研机构使用的量子计算和量子精密测量装置，体积庞大，功能复杂，造价高昂，无法作为学校教学工具使用。而为了方便教学，现急需一套结构紧凑、操作简易的量子计算和量子精密测量的教学系统，使在校学生能够熟悉量子计算和量子精密测量的基本原理。

实用新型内容

基于此，为了方便实现对学生进行量子计算和量子精密测量的教学，本实用新型提供一种量子计算和量子精密测量的教学设备。

本量子计算和量子精密测量的教学设备，包括：

激光脉冲发生模块，用于发出激光脉冲；

光路模块，沿所述激光脉冲的光路设置，所述光路模块包括用导杆连接的镜架，所述镜架上沿所述光路依次设置第一准直聚焦元件、量子传感器、第二准直聚焦元件、滤光元件以及光电探测器，所述量子传感器用于在磁场的作用下受到所述激光脉冲的激发产生荧光；以及

信号采集模块，与所述光电探测器连接，用于采集所述荧光对应的电信号。

在其中一个实施例中，所述量子传感器为含有NV色心的金刚石，所述激光脉冲发生模块发出波长为532nm的激光。

在其中一个实施例中，所述量子精密测量的教学设备还包括总控系统，与所述信号采集模块通信连接，用于接收所述信号采集模块采集的电信号，并进行信号处理和显示。

在其中一个实施例中，所述量子精密测量的教学设备还包括控制脉冲发生模块，与所述激光脉冲发生模块和所述总控系统连接，所述总控系统控制所述控制脉冲发生模块发出特定的控制脉冲信号，所述控制脉冲信号用于控制所述激光脉冲发生模块的激光脉冲。

在其中一个实施例中，所述控制脉冲模块发出的特定的控制脉冲信号为TTL信号，所述激光脉冲发生模块包括接受TTL信号触发的脉冲激光器。

在其中一个实施例中，所述量子精密测量的教学设备还包括第一微波发生器，与所述总控系统和所述量子传感器连接，所述总控系统控制所述第一微波发生器发出第一微波，所述第一微波传输到所述量子传感器。

在其中一个实施例中，所述量子精密测量的教学设备还包括第一微波开关，连接于所述第一微波发生器和所述量子传感器之间，且与所述控制脉冲发生模块连接，用于根据所述控制脉冲发生模块的脉冲信号控制所述第一微波的通断。