1 中国科学院精密测量科学与技术创新研究院波谱与原子分子物理国家重点实验 室, 湖北 武汉 430071
2 中国科学院精密测量科学与技术创新研究院原子频标重点实验室, 湖北 武汉 430071
3 中国科学院大学, 北京 100049
在光频标的实验中, 射频场所引入的微运动会对系统频率测量产生很大的误差。即使在实验前将微运动补偿至最佳状态, 但实验过程中随着杂散电场的漂移, 微运动的影响又会逐渐显现, 需要不断地补偿才能减小其影响。针对该问题, 在线形离子阱系统中利用氧化铟锡导电玻璃对真空系统进行优化, 以抑制离子阱杂散电场的漂移。通过测量和计算得出优化后杂散电场漂移值为 1.63 μV·m－1·s－1, 约为优化前结果 57.7 μV·m－1·s－1 的 1/40, 使得在长时间实验的过程中微运动的影响可以忽略不计, 实验的有效时间得以显著增加。
光频标 离子阱 导电玻璃 微运动 杂散电场漂移 optical frequency standard ion trap conductive glass micromotion stray electric field shift
1 中国科学院武汉物理与数学研究所, 湖北 武汉 430071
2 中国科学院原子频标重点实验室, 湖北 武汉 430071
3 中国科学院大学, 北京 100049
在汞离子（199Hg+）微波频标中,通过四极线型离子阱囚禁汞离子（199Hg+）获得超精细跃迁光谱。 汞离子的囚禁与频标稳定度紧密相关。在满足Mathieu方程稳定性条件的情况下,研 究了该频标径向囚禁势对阱中囚禁汞离子(199Hg+)数的影响。经扫频,其影响表现在荧光强度、谱线宽度和中心频率三个方面的变化上。 随着径向囚禁势的增加,荧光的强度增大,谱线宽变窄,中心频率向左偏移。由此,设计了小型化射频源,以确保离子的稳定囚禁。 经测试,小型化射频源幅度的标准差稳定度为0.51 V。其体积仅0.1 L, 功耗约 3.5 W,能满足小型化汞离子微波频标制备要求。
量子光学 囚禁汞离子 四极线型离子阱 小型化 quantum optics trapped 199Hg+ ions quadrupole linear ion trap miniaturization
1 北京物资学院 物流学院, 北京 101149
2 中国科学院国家天文台, 北京 100012
在实验室天体物理研究中, 电子束离子阱(EBIT)是极端紫外(EUV)和X射线波段能谱分析的重要实验平台, 其中EBIT中心残余的中性气体对离子产生存在显著影响。研究了阱区中心残余中性气体对电荷态分布的影响, 发现阱区中心残余中性气体和高电荷态离子之间的电荷/能量交换过程不仅影响离子的电荷分布,而且对激发函数（离子分布比例随电子能量关系曲线）有着极大的影响。利用电离平衡分析方法成功诊断出阱区中心区域残留的中性气体分子数密度, 以及内腔室的真空度。
原子过程 电子束离子阱 极紫外线 atomic processes electron beam ion trap extreme ultraviolet 强激光与粒子束
2018, 30(12): 122002
1 中国科学院武汉物理与数学研究所波谱与原子分子物理国家重点实验室, 湖北 武汉 430071
2 2中国科学院武汉物理与数学研究所,中国科学院原子频标重点实验室, 湖北 武汉 430071
3 中国科学院大学, 北京 100049
设计了一套用于分段线形离子阱囚禁离子及微运动补偿的射频-静电耦合电源电路,实现了 钙离子在离子阱中的囚禁。通过CCD相机观察离子发出的荧光确定离子晶体位置。利用离子阱中12段 极杆上静态电压的独立控制实现了离子晶体在三维空间中的精密控制,减小了射频调制的微运动。 此离子囚禁系统可进一步确定离子晶体的物理性质,如离子的宏运动频率、离子晶体的温度分布等,并实现多组份离子晶体的囚禁。
原子光学 线形离子阱 微运动补偿 射频电源 程控直流电源 atomic optics linear ion trap micromotion compensation radio frequency power supply programmable direct current power supply
阜阳师范学院物理与电子科学学院, 安徽 阜阳 236041
提出实验上可行的制备冷囚禁多离子W态的方案。在此方案中制备的是对称W态，只需两个步骤，而在文献［Haner H, Hansel W, Roos C F, et al. Nature, 2005, 438:643-646.］中制备相同的W态，则需要更多的操作步骤，考虑到消相干机制，减少纠缠态制备过程中的步骤是非常有必要的，并且在方案中只需要一束激光。
量子信息学 纠缠态 离子阱 W态 quantum information entangled state ion-trap W state
阜阳师范学院物理与电子科学学院, 安徽 阜阳 236029
提出了一个利用离子阱系统实现三比特量子控制相位门的方案。在这个方案里，只需对囚禁离子辅以单比特旋转操作并与激光发生共振相互作用便可实现三比特控制相位门。 相比其他文献中控制相位门的实现方案，此方案的优势在于所用的步骤更为简便易行。另外，此方案不需要任何测量。
量子信息 量子相位门 离子阱 共振 quantum information quantum phase gate trapped ions resonance
1 湖南科技学院物理系, 湖南 永州 425100
2 阜阳师范学院物理与电子科学学院, 安徽 阜阳 236041
提出了三种制备冷离子多体纠缠态的简单方案。第一个方案是关于GHZ态的制备，其只需要利用激光对所有离子进行一次集体驱动。 第二个方案是制备对称的W态，W态的产生需要两步操作才能完成。第三个方案是研究簇态的制备，并讨论了利用两个小簇态合成一个 大簇态的方法和过程，这种合成法可以增加大簇态的产生速度，从而减低实验中因退相干而产生的失真。以上三个方案都是利用 振动态处于基态的多个离子与激光场的大失谐相互作用来实现的。与以前的方案相比，这些方案有以下四个优点: 不需要离子的振动模来存储和传递信息;不需要单个地驱动这些离子;不受激光场的相位涨落的影响; 需要相对少的操作步骤。
量子光学 离子阱 GHZ态 W态 簇态 quantum optics ion-trap GHZ state W state cluster state
吉首大学 物理科学与信息工程学院,湖南 吉首 416000
用微扰的方法计算了一个外加周期驱动激光场所组成的,两离子系统质心量子态跃迁几率的解析表达式.以两Ca+作为囚禁离子，模拟出了在弱场的作用下声子态跃迁几率随激光束频偏和相互作用时间变化的分布图形.结果表明:随着外加周期驱动激光场的频率和相互作用时间的调节，系统质心量子态随时间周期性的坍塌与复原；在频偏范围0.85×107~1.2×107 Hz内，质心量子态跃迁几率最高能达到0.97，操控周期最长为0.6×10-6 s，从理论上质心量子态操控周期有很大的缩短；若频偏值大于1.2×107 Hz时，质心量子态跃迁几率约为0.49，激光不能有效控制质心量子态的跃迁.所得结论对实现两比特量子逻辑门等实验研究有一定的参考意义.
跃迁几率 微扰法 几率分布 离子阱 Transition probability Perturbation method Probability distribution Ion trap
安徽大学物理与材料科学学院, 安徽 合肥 230039
提出了一个利用处在线性阱中的两个全同的三能级离子与两个不同频率的激光脉冲共振相互作用来实现两比特量子SWAP门的方案，该方案是根据Haffner和Riebe等的实验方法与结果选择40Ca+离子S1/2基态的一个塞曼能级作为基态，以亚稳态D5/2 的两个塞曼能级作为两个激发态来实现的，选择适当的参数如质心模的频率v=1.2 MHz，拉比频率Ω=0.1v以及 Lamb-Dicke参数η=0.1，计算出实现该方案所用的总时间为T≈1.3×10ˉ3s，该时间远小于亚稳态D5/2的寿命Ti≈1.16s，并且在这个方案里消相干是可以被忽略的。在目前的离子阱技术条件下，该方案是可以实现的。
量子光学 量子SWAP门 离子阱 共振 quantum optics quantum SWAP gate ion-trap resonance
1 南昌工程学院 理学系,江西 南昌 330099
2 中国科学技术大学 近代物理系,安徽 合肥 230026
我们对已存在的在离子阱体系中产生簇态的方案进行修改。本文中提出的方案是基于Bell态和控制相位门(cz门)的实现。通过Bell态和控制相位门,我们就可以产生4比特(qubit)以及6比特的簇态。
离子阱 簇态 控制相位门 ion-trap cluster states controlled phase gates
