[实用新型]一种离子阱和量子计算机

说明书

本文公开一种离子阱和量子计算机，离子阱包括：面对面对齐的第一模块和第二模块；其中，第一模块和第二模块的电极结构相同，第一模块或第二模块包括：在硅晶片上制备的直流电极和射频电极。本实用新型实施例基于面对面对齐的第一模块和第二模块固定连接获得离子阱，提升了离子囚禁势场的深度，为大规模离子量子计算提供了技术支持。

技术领域

本文涉及但不限于量子计算机技术，尤指一种离子阱和量子计算机。

背景技术

离子量子计算需要将量子比特编码在离子的电子内态，这一切的基础需要利用一种离子阱稳定捕获离子，即通过在离子阱上施加的直流电压和射频电压形成的势阱，将带电离子捕获并囚禁在真空环境中。

为了充分利用半导体芯片工艺的集成化和流水线化优势，基于微纳加工的芯片离子阱应运而生。这种离子阱将各种直流电极和射频电极图形化于一块硅晶片上，实现了基于微纳加工技术的芯片离子阱的批量化生产。基于微纳加工技术的芯片离子阱避免了一般宏观离子阱依赖于人工组装的劣势，具有高度流程化和品控优异等优势，但其平面结构决定了离子被囚禁在平面上方，离子囚禁势场深度较小，导致离子囚禁不如宏观离子阱稳定；此外，上述二维平面结构所提供的囚禁电势阱比较浅，无法稳定囚禁大规模二维离子晶体，即便囚禁了二维晶体，由于射频电极关于晶体平面没有对称性，还会出现离子微运动(micromotion)不在晶体平面内的情况，严重影响量子计算操作的保真度；此外，在平面结构的芯片阱中相邻电极之间的间距通常在10微米左右，限制了表面闪络击穿发生前所能承受的射频电压幅值，因此无法施加更高的射频电压去产生更强的囚禁势。

实用新型内容

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。

本实用新型实施例提供一种离子阱及量子计算机，能够提升离子阱的离子囚禁势场的深度。

本实用新型实施例提供了一种离子阱，包括：面对面对齐的第一模块和第二模块；其中，

第一模块和第二模块的电极结构相同，第一模块或第二模块包括：在硅晶片上制备的直流电极和射频电极。

在一种示例性实例中，所述面对面对齐包括：

所述第一模块的射频电极面向所述第二模块的射频电极，且所述第一模块和所述第二模块对齐。

在一种示例性实例中，所述面对面对齐包括：

所述第一模块的直流电极面向所述第二模块的直流电极，且所述第一模块和所述第二模块对齐。

在一种示例性实例中，所述第一模块和第二模块之间粘连固定。

在一种示例性实例中，所述第一模块和所述第二模块之间包含粘接块，用于粘连所述第一模块和所述第二模块。

在一种示例性实例中，所述第一模块和所述第二模块上，均刻蚀有一个以上用于添加所述粘接块的定位凹槽。

在一种示例性实例中，所述粘接块包括焊接球。

还一方面，本实用新型实施例还提供量子计算机，包括上述离子阱：

本申请技术方案的离子阱包括：面对面对齐的第一模块和第二模块；其中，第一模块和第二模块的电极结构相同，第一模块或第二模块包括：在硅晶片上制备的直流电极和射频电极。本实用新型实施例基于面对面对齐的第一模块和第二模块固定连接获得离子阱，提升了离子囚禁势场的深度，为大规模离子量子计算提供了技术支持。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明