[发明专利]一种解离分子离子的方法、装置、计算机存储介质及终端

说明书

本文公开一种解离分子离子的方法、装置、计算机存储介质及终端，包括：根据离子晶格中包含的分子离子的光谱属性，确定用于解离分子离子的光束的中心波长及带宽；通过确定出的中心波长的光束解离分子离子；其中，光束包括：可激发分子离子处于电离态的光束。本发明实施例通过分子离子的光谱属性确定用于解离分子离子的光束的中心波长及带宽后，通过结构简单的生成装置即可获得解离分子离子的光束，通过获得的光束解离分子离子，避免了离子晶格中生成的分子离子造成的离子量子比特的物理丢失。

技术领域

本文涉及但不限于量子信息处理技术，尤指一种解离分子离子的方法、装置、计算机存储介质及终端。

背景技术

量子计算机主要是通过量子逻辑门操作来实现通用量子计算和量子模拟的通用设备，现阶段还处于原型机的研发测试阶段。从物理上实现量子计算机的主要物理实验平台有：离子阱、超导和金刚石色心等。量子计算机的基础逻辑单元是由遵守量子力学原理的量子比特，大量可相干操控的量子比特可在物理上实现量子计算机。相对于传统计算机，量子计算机在解决一些特定问题时运算时间可大幅度减低。小规模量子比特构成的量子计算机已经可以完成一些现有传统计算机无法实现的计算任务。因此，量子计算机在未来的基础科学研究、人工智能、材料模拟、信息安全、金融市场优化与气候变化预测等方面具有广阔的应用前景。如何实现量子计算机是当前物理学，计算机信息科学等学科交叉领域的研究热点之一。

由囚禁于离子阱中的离子晶格构成的量子比特阵列，可以在实验条件下实现各种高保真度的量子逻辑门。离子量子比特在可相干操控的离子规模、相干时间、量子逻辑门操作的保真度及量子纠错效率等衡量量子计算性能的关键指标方面都有突出的表现，是最有可能实现量子计算机的平台之一。离子型量子计算机上的离子量子比特的量子逻辑门操作，主要是通过激光或者微波来实现；离子量子比特通常都被离子阱的电势场束缚在超高真空环境中，降低了背景气体碰撞对整个离子晶格稳定性影响。离子阱真空系统的真空度大概处于10^-11拖(Torr)量级，背景气体主要成分为氢气。背景气体与离子碰撞主要分为弹性碰撞和非弹性碰撞；其中，弹性碰撞过程中氢分子将动能传递到离子量子比特上，导致离子晶格被加热，有可能导致离子晶格溶解，在实验上可通过照射大失谐的冷却激光重新恢复离子晶格结构。非弹性碰撞过程使离子与氢气之间发生化学反应，产生氢化物类型的分子离子；由于分子离子的能级结构与原有的离子能级结构完全不同，分子离子不会与离子的冷却光作用发出荧光，会导致离子量子比特阵列中出现暗的格点；该过程会导致离子量子比特存储的信息丢失，破坏离子量子比特阵列；如果离子量子比特阵列无法恢复，将需要重新装载整个离子量子比特阵列。

由于离子与背景气体碰撞次数会随离子数目增加而线性增长，整个离子晶格寿命呈指数下降。在大规模量子计算过程中，由非弹性碰撞过程导致的离子量子比特损耗，将导致量子计算过程容易被中断、量子计算保真度降低、存储的量子信息丢失、基于量子计算机的整体运行效率下降。相关技术中提出用脉冲激光解离分子离子；但脉冲激光可选波长少，获得可解离分子离子的特定波长的脉冲激光困难；此外，生成脉冲激光的系统存在结构复杂、成本高等问题，无法在量子计算机的研究设计中推广使用；如何有效避免由分子离子造成的离子量子比特的物理丢失，成为量子计算大规模应用需要解决的一个关键问题。

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解离分子离子的方法、装置、计算机存储介质及终端，能够解离离子晶格中的分子离子。

本发明实施例提供了一种解离分子离子的方法，包括：

根据离子晶格中包含的分子离子的光谱属性，确定用于解离分子离子的光束的中心波长及带宽；

通过确定出中心波长及宽度的光束解离分子离子；

其中，所述分子离子为离子量子比特阵列中的离子与背景气体因为非弹性碰撞产生的分子离子；所述光谱属性包括：能级结构；所述光束包括：可激发分子离子处于电离态的光束。