原子气室加热控制工装及离子阱量子计算机的制作方法

本技术涉及量子计算领域，具体涉及一种原子气室加热控制工装及离子阱量子计算机。

背景技术：

1、量子计算已成为当前及未来日益瞩目的科技领域之一。离子阱量子计算机能够满足量子计算要求，其在物理比特质量和逻辑门保真度等方面具有相当优势。离子阱囚禁离子是指让离子处于一个较为固定的位置。在囚禁离子过程中，多普勒冷却、量子态初始化、量子态探测等都需要激光的参与，而激光频率的稳定是实现上述操作的关键，目前常见的激光频率的锁定方法是基于无多普勒效应的气体饱和吸收光谱技术。饱和吸收光谱技术是一种在原子气室中直接获得消除多普勒增宽的简便激光光谱方法，它是一种高分辨率光谱，广泛应用于激光频率标准、激光冷却等方面。饱和吸收光谱技术有效地消除了多普勒增宽对光谱的影响，实现了对亚多普勒线宽的原子、分子气体的吸收光谱的探测。其基本物理原理是将传播方向相反而路径基本重合的两束光（泵浦光与探测光）穿过气体样品，当激光频率扫描到其原子或分子的精细能级的共振频率时，根据多普勒效应，只有在探测光路径上速度分量为零的原子或分子由于其多普勒频移为零，才能同时与泵浦光和探测光发生共振相互作用，由于相对较强的泵浦光使这部分原子在基态的数目减少，所以对探测光的吸收减少，因而光谱呈吸收减弱的尖峰即超精细跃迁峰。由于原子的超精细跃迁对激光频率的选择是恒定不变的，因此可以将原子的超精细跃迁峰作为激光频率的参考源，将激光频率锁定在一个恒定值，从而避免激光频率的漂移。

2、在实际应用中，常常需要将原子气室加热至较高的温度（一般为500℃）来强化气体原子在目标激光频率上的跃迁。但是，较高的温度会不可避免地提高原子气室内的气压，导致吸收光谱出现压力展宽，影响稳频精度。

3、目前的原子气室，一般是由相关人员手工搭建制作而成，针对原子气室内气压的不稳定性，没有采用相应成熟的调整控制方案，导致原子气室的稳频性能不稳定。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本实用新型实施例提供了一种原子气室加热控制工装及离子阱量子计算机。

2、第一方面，本实用新型实施例提供的原子气室加热控制工装包括：

3、加热组件，缠绕于原子气室的外表面。

4、检测组件，包括第一温度传感器，其中，该第一温度传感器紧贴于原子气室的外表面设置。

5、控制组件，与检测组件连接。

6、散热组件，与控制组件连接。

7、调整组件，部分设置于原子气室内部。

8、保温组件，包括外壳，其中，加热组件、检测组件设置于外壳内部，散热组件固定设置于外壳的顶部。

9、在一些示例中，检测组件还包括第二温度传感器，其中，第二温度传感器紧贴于调整组件的外表面设置。

10、在一些示例中，调整组件为冷指，其中，冷指的一端开口，另一端封闭且开口的一端设置于原子气室内。

11、在一些示例中，加热组件包括加热带，其中，加热带以相同的间距缠绕于原子气室的外壁。

12、在一些示例中，保温组件还包括：

13、保温棉及多个隔热板，其中，保温棉包裹于缠绕了加热带的原子气室的外壁，多个隔热板分别设置于保温棉的不同的方位处，保温棉及多个隔热板均设置于外壳内。

14、在一些示例中，散热组件包括散热风道、散热片及风扇，其中，散热片及风扇设置于所述散热风道内，冷指从外壳伸出的部分设置于散热片内部，风扇设置于散热片的上部。

15、在一些示例中，冷指为一端开口、另一端封闭的玻璃管。

16、在一些示例中，加热带为电阻丝。

17、第二方面，本实用新型实施例提供的离子阱量子计算机包括第一方面公开的原子气室加热控制工装。

18、与现有技术相比，本实用新型实施例提供的原子气室加热控制工装及离子阱量子计算机具有以下有益效果：

19、（1）通过采用控制组件、散热组件及调整组件，实现了对冷指的温度监测及主动散热，确保了冷指的温度能够维持在室温，避免了因原子气室内部气压过高导致吸收光谱出现压力展宽的情况，提高了原子气室的稳频精度；

20、（2）通过采用保温组件，避免外部空气对流导致原子气室温度产生波动，进一步提高了原子气室温度的稳定性。

技术特征：

1.一种原子气室加热控制工装，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的原子气室加热控制工装，其特征在于，所述检测组件还包括第二温度传感器，其中，所述第二温度传感器紧贴于所述调整组件的外表面设置。

3.根据权利要求1所述的原子气室加热控制工装，其特征在于，所述调整组件为冷指，其中，所述冷指的一端开口，另一端封闭且开口的一端设置于所述原子气室内。

4.根据权利要求1所述的原子气室加热控制工装，其特征在于，所述加热组件包括加热带，其中，所述加热带以相同的间距缠绕于原子气室的外壁。

5.根据权利要求4所述的原子气室加热控制工装，其特征在于，所述保温组件还包括：

6.根据权利要求3所述的原子气室加热控制工装，其特征在于，所述散热组件包括散热风道、散热片及风扇，其中，所述散热片及所述风扇设置于所述散热风道内，所述风扇设置于所述散热片的上部。

7.根据权利要求6所述的原子气室加热控制工装，其特征在于，

8.根据权利要求3所述的原子气室加热控制工装，其特征在于，所述冷指为一端开口、另一端封闭的玻璃管。

9.根据权利要求4所述的原子气室加热控制工装，其特征在于，所述加热带为电阻丝。

10.一种离子阱量子计算机，其特征在于，包括如权利要求1-9中任一项所述的原子气室加热控制工装。

技术总结
本技术公开的原子气室加热控制工装及离子阱量子计算机，涉及量子计算领域，其中，本技术公开的原子气室加热控制工装包括加热组件、检测组件、控制组件、散热组件、调整组件及保温组件，其中，加热组件缠绕于原子气室的外表面，检测组件包括第一温度传感器，该第一温度传感器紧贴于原子气室的外表面设置，控制组件与检测组件连接，散热组件与控制组件连接，调整组件部分设置于原子气室内部，保温组件包括外壳，加热组件、检测组件设置于外壳内部，散热组件固定设置于外壳的顶部，避免了因原子气室内部气压过高导致吸收光谱出现压力展宽的情况，提高了原子气室的稳频精度。

技术研发人员：苏东波,周卓俊,韩琢,罗乐
受保护的技术使用者：国开启科量子技术（北京）有限公司
技术研发日：20230609
技术公布日：2024/1/15