离子阱

摘要： 本刊2022年4期刊登的《双曲面型离子阱极杆精密车削方法》一文中,P107图9的分图题单位“mm”应为“μm”;P108图13b和图13c中,纵坐标的取值范围-2~2应为-0.2~0.2。

摘要： 量子计算机是基于微观体系的量子力学性质--叠加性和纠缠性,对信息进行逻辑运算、存储传输的新型计算装置。通过运行基于量子硬件的量子算法,量子计算机解决某些复杂数学问题的速度和效率可大幅度超越经典计算机,对未来科技发展和国家战略竞争起着至关重要的作用。离子阱是通用量子计算机的主流技术之一,同时也对量子物理学的发展发挥过关键作用。本文围绕离子阱量子计算机的发展现状与趋势展开论述。首先回顾离子阱量子计算发展历史;接着介绍离子囚禁关键技术的现状以及趋势;然后重点介绍分布式离子阱量子计算机,分析离子-光子纠缠、分布式量子计算,以及基于离子阱量子计算机的量子互联网络等技术前沿;并介绍了离子阱量子计算产业发展,包括核心专利、研究机构、企业与融资、市场与生态等;最后,对离子阱量子计算机科研和产业发展提出政策建议。

摘要： 基于分区式线型阱的汞离子微波钟已在国际上首次实现了空间在轨飞行验证,为今后深空探测技术领域实现单向导航奠定了基础。设计了一种基于“四极阱+十二极阱”的分区式线型离子阱,主要采用离子数密度分布模型,数值分析了轴向和径向的势阱结构特征,研究了该离子阱的离子囚禁性能,给出了囚禁离子的设计参数,估算了该离子阱应用于汞离子微波钟的二阶多普勒频移大小。论证了四极阱中实现光抽运与荧光探测,十二极阱中实现离子与微波相互作用及自由演化稳定存储功能的可行性。该项工作对于高性能离子囚禁钟和质谱仪的设计具有一定借鉴意义。

摘要： 汞离子钟因其独特的优势,有望成为未来深空探测和下一代全球导航系统的核心装备。离子阱中离子云的性质,对汞离子钟的性能指标有重要影响。在绝热近似条件下,基于多极阱中离子数密度的径向分布模型,采用经典四阶龙格-库塔数值计算方法,从阱电极数和离子数的角度出发,分析了离子阱区内囚禁电势的组成及其分布,阐述了多极阱中汞离子云变化规律的物理机制,讨论了多极阱内的空间电荷效应以及二阶多普勒频移变化的成因,并同四极阱作了相应的比对研究。在此基础上提出了一些抑制空间电荷效应影响,减小二阶多普勒频移的建议。该项工作进一步深化了多极阱囚禁离子的技术研究,有助于提升离子钟的设计能力。

摘要： 日本国立自然科学研究院分子科学研究所(IMS)的科学家使用光镊来捕获两个冷却到几乎绝对零且仅相隔一微米的原子,然后用仅发光10皮秒(1皮秒为万亿分之一秒)的特殊激光束操纵原子,成功执行了世界上最快的双量子位门,其运行时间仅为6.5纳秒(1纳秒为十亿分之一秒)。8月8日发表在《自然·光子学》在线版上的该成果,有望催生全新的量子计算机硬件,突破目前正在开发的超导和离子阱量子计算机的限制。

摘要： 近年来,随着分子结构分析需求的不断增加,开发离子阱质量分析器测量离子碰撞截面积的方法成为研究热点。该方法能降低仪器复杂度,并且能同时获得高分辨的质量和分子立体结构信息,逐渐成为与离子淌度谱(IMS)互补的测量碰撞截面积的有效手段。目前,已经实现了傅里叶变换离子回旋共振阱(FT-ICR)、轨道离子阱(Orbitrap)、四极离子阱(QIT)、静电线性离子阱(ELIT)测量离子碰撞截面积(CCS)。但该项技术仍存在诸多挑战,如分辨率不高、受气压因素影响、无法区分同分异构体等。本文阐述了离子与缓冲气体分子碰撞理论、不同离子阱质谱仪测量碰撞截面积的方法,并总结测量方法的优缺点,展望未来的研究方向。

摘要： 近年来,与环境耦合的非厄米开放系统成为人们研究的热点.非厄米体系中的奇异点会发生本征值和本征态的聚合,是区分厄米体系的重要性质之一.在具有宇称-时间反演对称性的体系中,奇异点通常伴随着对称性的自发破缺,存在很多值得探究的新奇物理现象.以往的研究多关注无相互作用系统中的二阶奇异点,对具有相互作用的多粒子系统,及其中可能出现的高阶奇异点讨论较少,特别是相关的实验工作尚未见报道.本文研究了具有宇称-时间反演对称性的两量子比特体系,证明了该体系中存在三阶奇异点,并且量子比特间的伊辛型相互作用能够诱导体系在三阶奇异点附近出现能量的高阶响应,可通过测量特定量子态占据数随时间的演化拟合体系本征值的方法来验证.其次通过探究该体系本征态的性质,展示了奇异点的态聚合特征,并提出了利用长时间演化后稳态的密度矩阵验证态聚合的方法.此外,还将理论的两量子比特哈密顿量映射到两离子实验系统中,基于^(171)Yb^(+)囚禁离子系统设计了实现和调控奇异点,进而验证三阶响应的实验方案.这一方案具有极高的可行性,并有望对利用非厄米系统实现精密测量和高灵敏度量子传感器提供新的思路.

摘要： 我自2011年以来一直在清华大学从事离子阱量子计算研究。我想强调的是更加开放的国际交流与合作,能够使科学研究从跟随走向领先,这非常重要。我出生于韩国,并在这里获得了自己的学士、硕士及博士学位。之后,我分别在奥地利因斯布鲁克大学与美国马里兰大学进行博士后研究。在科学技术领域,我拥有丰富经验,曾在韩国、中国、美国和欧洲从事原子物理学研究。特别是在政府的支持下,我们得以在清华大学研发量子计算机。在研究期间,我有11名学生获得了博士学位,这些学生在各个大学、研究所及公司从事相关研究并作出了贡献。

摘要： [本刊讯]澳大利亚硅量子计算公司SQC(Silicon Quantum Computing)宣布制造出世界上第一个原子级量子集成电路,这是一个包含经典计算机芯片上所有基本组件的电路,但体量却是在量子尺度上的。成果于6月23日发表在《自然》(Nature)周刊上。常见的量子计算芯片,无论是超导、离子阱,还是光子芯片,都是肉眼可见的。而该原子级量子集成电路则需要通过扫描隧道显微镜等工具才能一探究竟。

摘要： 本文对最近研制的低温离子阱-离子速度成像谱仪进行升级,实现了探测离子光解反应的离子产物和中性产物速度影像的符合探测.实验上利用自制的低温圆柱形离子阱对制备的离子样品进行富集和冷却.从离子阱中引出的离子束准直后进入一组电势切换电极和离子速度聚焦成像系统开展激光光解实验.利用一组新设计的离子引出、加速和聚焦电场,离子束可以被加速至4500 eV以上,使中性解离产物获得足够的平动能而被位置灵敏的影像探测器直接探测.本文利用Ar2+离子的355 nm光解反应对升级后的装置进行测试.结果表明,光解产生的中性Ar原子和Ar+离子产物的速度影像分辨率分别为厶v/vu4.6%和1.5%.

摘要： Paul Trap原理是静电场+射频，离子阱特点是稳定囚禁，单个或者多个离子，离子间相互作用，对量子比特的操作进行了研究。目前所有的实验系统不能冷却到基态，因此热涨落大与量子涨落，所观察到的都是KZ机制的经典描述。下一步工作是假设总探测效率为10%，激发频率为1MHz，两离子纠缠态制备：纠缠制备效率：～0.004，预告事件：～4KHz，三离子GHZ态制备：纠缠制备效率：～1e-4，预告事件：～100 Hz。

摘要： 汞离子微波频标利用离子阱把工作物质囚禁于超高真空小尺寸空间内进行研究而得到的,其潜力远远优于当前传统原子频标.通过理论分析和仿真设计对离子微波频标离子阱进行分析,并对囚禁离子的运动特性进行仿真,在此基础上进行了系统初步设计,为下一步汞离子微波频标的研制提供了基础.

摘要： 离子阱是一种常用于光谱研究的装置,低温超高真空环境是其工作的基本条件.本文介绍了一套由真空腔体、真空抽气系统、温度监测及控制系统、脉管制冷机等组成的离子阱低温超高真空系统.在三种不同条件下对真空腔体进行抽真空对比试验,分析了影响真空系统极限真空的关键因素.采用超高真空获得方法与工艺,真空系统在常温和低温状态下分别获得了1.9×10-8Pa和5.0×10-10Pa的真空度,在高真空绝热条件下,离子阱最低温度达到3.9K.文章最后对该系统的研制过程以及结果进行总结,提出了适用于同类低温超高真空系统设计与研制的相关结论.

摘要： 以牛血清白蛋白(BSA)的酶解肽段为分析对象，以微流液相色谱-电喷雾离子阱质谱为分析手段，探讨了3D离子阱质谱仪目标质量数(targetmass)和阱深(trap drive)两个参数对分析鉴定BSA影响。重点考察了BSA酶解肽段在不同目标质量数300、600、900、1200和不同阱深50％、100％、150％，200％下对肽段母离子和子离子分布的影响，呈现近似正态分布。质谱数据经过Mascot检索后，发现BSA在目标质量数900和阱深100％下有较高的蛋白覆盖率，非冗余肽段个数，非冗余谱图数。并将此方法成功应用到大肠杆菌过表达氨基脲敏感胺氧化酶(Semicarbazide-sensitive amine oxidase，SSAO)蛋白的鉴定，提高了SSAO蛋白的覆盖率。

摘要： 对离子阱以及飞行时间两种原理的小型质谱开展了评价，对仪器的灵敏度、质量范围、分辨率、混合物分析、抗干扰等基本性能进行了测试，试验结果表明便携式离子阱质谱仪以及TOF-PIMS-1000具有响应时间快、灵敏度高、质量范围宽、可鉴别混合物、分辨率高等优势，可用于化学突发事故现场多种化学物质同时快速鉴别，在大型活动场馆有毒物质的排查、微量化学物质泄漏分析等场所合具有广阔的应用前景。该类型仪器可探讨研发用于非战应急救援装备和反恐装备，以及生物大分子的鉴别应用。

摘要： 基于质谱测量技术,在自行研制的便携式离子阱质谱仪的基础上,对痕量挥发性有机气体的在线检测方法与进样装置进行研究.利用硅橡胶膜实现挥发性有机气体从大气到真空的选择性直接进样,对不同浓度的苯、甲苯和二甲苯等挥发性气体进行测试,实验证明10-6浓度的挥发性有机气体,利用硅橡胶膜可以直接进行检测.

摘要： 采用Hg灯激发囚禁在离子阱中的Hg离子,观察囚禁离子的荧光信号。通过缓冲气体冷却使得离子的动能减小,囚禁时间增加,同时也提高了信噪比。

摘要： 本文在较系统地概述量子计算机的产生和发展的基础上，介绍了量子计算机的构造原理和量子计算机的优越性.基于DiVincenzo有关量子计算机的标准,以离子阱(iontrap)和液体核磁共振(NMR)为例子总结了部分用于量子计算的实验模型,并结合这些方案分析了量子计算机设计中亟待解决的问题.

摘要： 分析、对比了经典计算机和量子计算机的异同,指出量子并行运算是量子计算机的最大优势,经典计算机和量子计算机的结合将是计算机发展的最佳模式.

摘要： 分析、对比了经典计算机和量子计算机的异同,指出量子并行运算是量子计算机的最大优势,经典计算机和量子计算机的结合将是计算机发展的最佳模式.

摘要： 本发明提供能够以短时间且高分离能力分离目的离子并残留在离子阱内的离子选择方法。在数字离子阱中，通过利用了FNF信号等的粗分离，选择性地留下目的离子附近的稍宽的m/z范围的离子(S11)后，通过改变方波电压的占空比，以高分离能力除去低质量侧的不需要的离子(S12)。进而，利用共振激发排出来以高分离能力除去高质量侧的不需要的离子(S13)。

摘要： 本发明公开了一种用来捕获或引导离子的方法和装置。离子引入到一个离子阱或离子导中。该离子阱或离子导包括一个第一组电极以及一个第二组电极。第一组电极和第二组电极在布置上应形成一个离子通道从而捕获或引导所引入的离子。将周期性变化的电压加到第一组电极中的电极上从而生成一个第一振荡电势，其沿径向将离子限定在离子通道中，以及将周期性变化的电压加到第二组电极中的电极上从而生成一个第二振荡电势，其沿轴向将离子限定在离子通道中。

摘要： 一种四极离子阱，包括开关(3)，用于在离散的电压电平VH、VL之间切换捕获电压。这产生用于在离子阱的捕获区域内捕获前体离子和产物离子的数字捕获场。向选通电极(12)施加选通电压，用于控制源电子注入离子阱。选通电压的施加与切换同步，使得在捕获电压处于电压电平中选定一个的同时将电子注入捕获区域，并且电子可以以适于发生电子捕捉解离的动能到达捕获区域。

摘要： 在一个实施例中，提供了用于从一系列质量分离器电场数据设计质量分离器的工艺和用于从一定范围数据对设计离子阱的工艺是质量分析器标度。也提供了用于制造包括离子阱的质量分离器的方法，该离子阱具有从约0.84到约1.2的Z0/r0比率。也提供了质谱仪，其可包括级联的质量分离器，其中一个是具有从约0.84到约1.2的Z0/r0比率的离子阱。本发明也提供用于分析样品的方法，其使用具有第一组和第二组元件的质量分离器，该第一组和第二组元件限定一体积，其具有从体积中心到第一元件表面的距离对从体积中心到第二元件表面的距离的比率在0.84到1.2。

摘要： 本发明提供能够以短时间且高分离能力分离目的离子并残留在离子阱内的离子选择方法。在数字离子阱中，通过利用了FNF信号等的粗分离，选择性地留下目的离子附近的稍宽的m/z范围的离子(S11)后，通过改变方波电压的占空比，以高分离能力除去低质量侧的不需要的离子(S12)。进而，利用共振激发排出来以高分离能力除去高质量侧的不需要的离子(S13)。

摘要： 一种四极离子阱，包括开关(3)，用于在离散的电压电平VH、VL之间切换捕获电压。这产生用于在离子阱的捕获区域内捕获前体离子和产物离子的数字捕获场。向选通电极(12)施加选通电压，用于控制源电子注入离子阱。选通电压的施加与切换同步，使得在捕获电压处于电压电平中选定一个的同时将电子注入捕获区域，并且电子可以以适于发生电子捕捉解离的动能到达捕获区域。

摘要： 本发明公开一种离子阱芯片的电极控制装置，包括机箱以及设于机箱内的机箱调度中心、若干个电极控制板卡；每个电极控制板卡设有多个电极输出接口，并且多个电极输出接口均位于机箱上；每个电极控制板卡通过对应电极输出接口与对应电极电性连接，用于向对应电极输入对应电极控制信号以控制对应电极的工作状态；机箱调度中心，用于接收离子阱量子计算机的主控制模块发送的控制信号并将控制信号下发到每个电极控制板卡，从而使得每个电极控制板卡生成对应电极控制信号以驱动对应电极的工作，实现对多电极的同时控制，同时本发明具有体积小、成本低等特点。本发明还提供一种离子阱量子计算机。

摘要： 一种离子阱集成芯片及其制备方法、离子阱量子计算系统。该离子阱集成芯片包括囚禁电极、超表面结构和传输组件，囚禁电极用于囚禁真空腔内离子；传输组件设于囚禁电极一侧，传输组件与囚禁电极的排列方向形成第一方向；传输组件包括多个传输单元，多个传输单元沿垂直第一方向的第二方向排列，每个传输单元对应一个离子；超表面结构沿第一方向设于囚禁电极和传输组件间、且位于传输组件出光侧；超表面结构包括至少一个衍射单元，每个衍射单元对应n个传输单元。该离子阱集成芯片通过传输组件与超表面结构两个结构在空间上进行特定的排布和映射可以实现多离子场景下对应每个离子的操控光独立传输且强聚焦的传输，从而可以实现对多离子的高保真操控。

摘要： 本发明公开了一种离子阱芯片的制备方法、离子阱芯片和量子计算机，制备方法包括：提供衬底；在衬底的一侧形成包括多层导电层和多层介质层的层叠结构；刻蚀层叠结构形成至少两个第一开口，于第一开口中形成牺牲层；于层叠结构远离衬底的一侧形成第一光刻胶层并进行图案化；图案化后的第一光刻胶层包括第二开口，第二开口暴露位于相邻两个第一开口之间待刻蚀的层叠结构；刻蚀位于相邻两个第一开口之间待刻蚀的层叠结构，形成第三开口；沿垂直于衬底的方向，第一开口的深度大于第三开口的深度；去除牺牲层以形成囚禁离子的离子阱区，使得层叠结构中不同尺寸孔对位精确，保证了芯片电磁场的分布以及囚禁离子的势阱，提高了芯片的工作性能。

摘要： 本实用新型公开一种离子阱芯片的电极控制装置，包括机箱以及设于机箱内的机箱调度中心、若干个电极控制板卡；每个电极控制板卡设有多个电极输出接口，并且多个电极输出接口均位于机箱上；每个电极控制板卡通过对应电极输出接口与对应电极电性连接，用于向对应电极输入对应电极控制信号以控制对应电极的工作状态；机箱调度中心，用于接收离子阱量子计算机的主控制模块发送的控制信号并将控制信号下发到每个电极控制板卡，从而使得每个电极控制板卡生成对应电极控制信号以驱动对应电极的工作，实现对多电极的同时控制，同时本实用新型具有体积小、成本低等特点。本实用新型还提供一种离子阱量子计算机。