[发明专利]实现离子阵列的方法、装置、计算机存储介质及终端

说明书

本文公开一种实现离子阵列的方法及装置，包括：确定高维离子阵列随温度发生离子交换或整体构型变化的概率信息；根据确定的概率信息，获取一个小于预设阈值的概率对应的温度值；根据获取的温度值确定离子阱工作的环境温度，以使离子阱在确定的工作的环境温度获得高维离子阵列。本发明实施例通过确定高维离子阵列随温度发生离子交换或整体构型变化的概率小于预设阈值的温度，在低温环境下获得了结构稳定的高维离子阵列，为离子阵列的进一步应用提供了技术支持。

技术领域

本文涉及但不限于离子阱技术，尤指一种实现离子阵列的方法、装置、计算机存储介质及终端。

背景技术

保罗离子阱(Paul trap，也称作四极离子阱)是一种利用射频电场和静电场将离子稳定地约束在给定空间区域的技术，在量子计算、量子模拟、量子信息和精密测量等领域有着广泛而重要的应用。

目前，囚禁一维离子链的技术已较为成熟，一维离子阵列的离子阱，在常温环境下已可稳定囚禁几十个离子，低温环境下也可稳定囚禁一百个以上离子。为了进一步增加在量子计算、量子模拟、量子信息领域应用中的量子比特数，或提高精密测量时的测量精度，需要使用包括二维、三维在内的高维离子阵列，在离子阱中稳定地囚禁成百上千的离子。

对于高维离子阵列，在常温下的离子阱，高维离子阵列存在稳定性较差的问题，在受到环境中背景气体分子的碰撞时容易发生离子位置交换或整体构型变化，不利于进行量子计算、量子模拟等应用。由于一维离子阵列发生离子位置交换或整体构型变化的稳定性问题不显著，技术人员一般基于经验设置一个固定的较低的温度(例如、4开尔文即可)即可通过低温离子阱实现更多离子的囚禁。因为容易发生离子位置交换或整体构型变化，如何实现低温环境下获得稳定的高维离子阵列，成为一个有待解决的问题。

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实现离子阵列的方法、装置、计算机存储介质及终端，能够实现在低温环境下获得稳定的高维离子阵列。

本发明实施例提供了一种实现离子阵列的方法，包括：

确定高维离子阵列随温度发生离子交换或整体构型变化的概率信息；

根据确定的概率信息，获取一个小于预设阈值的概率对应的温度值；

根据获取的温度值确定离子阱工作的环境温度，以使离子阱在确定的工作的环境温度获得高维离子阵列。

在一种示例性实例中，所述确定高维离子阵列随温度发生离子交换或整体构型变化的概率信息，包括：

根据所述高维离子阵列发生所述离子交换或所述整体构型变化的势垒高度与发生所述离子交换或所述整体构型变化的温度，计算所述概率信息。

在一种示例性实例中，所述确定高维离子阵列随温度发生离子交换或整体构型变化的概率信息之前，所述方法还包括：

通过对所述高维离子阵列运动的数值仿真，确定所述势垒高度ΔE。

在一种示例性实例中，所述获取一个小于预设阈值的概率对应的温度值，包括：

从所述小于预设阈值的概率对应的温度值中，选择最高的一个作为所述温度值；或者，

从所述小于预设阈值的概率对应的温度值中，在预设范围内随机选择一个作为所述温度值。

在一种示例性实例中，所述概率信息p基于以下公式计算获得：

其中，k_B是玻尔兹曼常数，k_B≈1.381×10^-23焦/开尔文；ΔE是发生离子交换或整体构型变化的势垒高度；T表示所述发生所述离子交换或所述整体构型变化的温度。