本申請(qǐng)涉及量子計(jì)算，特別地，涉及一種量子比特的勻化激發(fā)光產(chǎn)生及激發(fā)裝置。

背景技術(shù)：

1、在量子計(jì)算中，通常采用激發(fā)光對(duì)量子比特進(jìn)行門操控，若每個(gè)量子比特感受到的激發(fā)光強(qiáng)度相同，則每個(gè)量子比特進(jìn)行門操控的時(shí)間為相同的定值，能夠?qū)α孔颖忍剡M(jìn)行統(tǒng)一控制，以便進(jìn)行復(fù)雜計(jì)算，若每個(gè)量子比特感受到的激發(fā)光強(qiáng)度不同，則難以對(duì)量子比特進(jìn)行統(tǒng)一控制。因此，確保每個(gè)量子比特感受到的激發(fā)光功率，以便進(jìn)行統(tǒng)一門操控。

2、但是，從光纖出射的激光光斑為高斯光斑，其光強(qiáng)符合高斯分布，即中間強(qiáng)度最高，越到邊緣強(qiáng)度越低，若將這樣的高斯光斑用于單個(gè)或極少數(shù)的量子比特是足夠的，因?yàn)榭偪梢允沽孔颖忍靥幵诟咚构獍邚?qiáng)度相同的區(qū)域，但是，當(dāng)量子比特?cái)?shù)目增加，成為一個(gè)矩形陣列時(shí)，無論怎么排布，每個(gè)量子比特感受到激發(fā)光強(qiáng)度都是不同的，因此這樣的高斯光斑不能用于大量量子比特的門操控。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本申請(qǐng)的實(shí)施例提供了一種量子比特的勻化激發(fā)光產(chǎn)生裝置，將高斯光斑調(diào)制成勻化光斑，能夠用于大量量子比特的門操控。

2、本申請(qǐng)的其他特性和優(yōu)點(diǎn)將通過下面的詳細(xì)描述變得顯然，或部分地通過本申請(qǐng)的實(shí)踐而習(xí)得。

3、根據(jù)本申請(qǐng)實(shí)施例的第一方面，提供了一種量子比特的勻化激發(fā)光產(chǎn)生裝置，包括：

4、第一激發(fā)光組件，包括產(chǎn)生第一激光的第一激光產(chǎn)生機(jī)構(gòu)、對(duì)第一激光進(jìn)行勻化的第一勻化機(jī)構(gòu)和對(duì)勻化后的第一激光進(jìn)行反射的第一反射機(jī)構(gòu)；

5、第二激發(fā)光組件，包括產(chǎn)生第二激光的第二激光產(chǎn)生機(jī)構(gòu)、對(duì)第二激光進(jìn)行勻化的第二勻化機(jī)構(gòu)和對(duì)勻化后的第二激光進(jìn)行反射的第二反射機(jī)構(gòu)，所述第二激光平行于第一激光并且頻率不同于第一激光，反射后的第二激光和反射后的第一激光相向照射到量子比特上。

6、在本申請(qǐng)的一些實(shí)施例中，基于前述方案，所述第一激發(fā)光組件還包括第一準(zhǔn)直擴(kuò)束機(jī)構(gòu)，所述第一準(zhǔn)直擴(kuò)束機(jī)構(gòu)位于第一激光產(chǎn)生機(jī)構(gòu)和第一勻化機(jī)構(gòu)之間，對(duì)第一激光進(jìn)行準(zhǔn)直擴(kuò)束后，進(jìn)入第一勻化機(jī)構(gòu)；所述第二激發(fā)光組件還包括第二準(zhǔn)直擴(kuò)束機(jī)構(gòu)，所述第二準(zhǔn)直擴(kuò)束機(jī)構(gòu)位于第二激光產(chǎn)生機(jī)構(gòu)和第二勻化機(jī)構(gòu)之間，對(duì)第二激光進(jìn)行準(zhǔn)直擴(kuò)束后，進(jìn)入第二勻化機(jī)構(gòu)。

7、在本申請(qǐng)的一些實(shí)施例中，基于前述方案，所述第一激發(fā)光組件還包括第一電動(dòng)可變焦透鏡，所述第一電動(dòng)可變焦透鏡位于第一反射機(jī)構(gòu)和量子比特之間，對(duì)反射后的第一激光進(jìn)行聚焦后，照射到量子比特上；所述第二激發(fā)光組件還包括第二電動(dòng)可變焦透鏡，所述第二電動(dòng)可變焦透鏡位于第二反射機(jī)構(gòu)和量子比特之間，對(duì)反射后的第二激光進(jìn)行聚焦后，照射到量子比特上。

8、在本申請(qǐng)的一些實(shí)施例中，基于前述方案，所述第一激光產(chǎn)生機(jī)構(gòu)包括生成第一激光的第一激光器和第一耦合架，第一激光器向第一耦合架發(fā)射第一激光，第一激光從第一耦合架出射；所述第二激光產(chǎn)生機(jī)構(gòu)包括生成第二激光的第二激光器和第二耦合架，第二激光器向第二耦合架發(fā)射第二激光，第二激光從第二耦合架出射。

9、在本申請(qǐng)的一些實(shí)施例中，基于前述方案，所述第一反射機(jī)構(gòu)為第一反射鏡，第一反射鏡和勻化后的第一激光之間的入射角為45°，所述第二反射機(jī)構(gòu)為第二反射鏡，第二反射鏡和勻化后的第二激光之間的入射角為45°。

10、在本申請(qǐng)的一些實(shí)施例中，基于前述方案，所述第一勻化機(jī)構(gòu)為第一相位調(diào)制片或第一超表面透鏡陣列，所述第二勻化機(jī)構(gòu)為第二相位調(diào)制片或第二超表面透鏡陣列。

11、根據(jù)本申請(qǐng)實(shí)施例的第二方面，提供了一種量子比特的激發(fā)裝置，包括上述一種量子比特的勻化激發(fā)光產(chǎn)生裝置和用于捕獲冷原子的光鑷組件。

12、在本申請(qǐng)的一些實(shí)施例中，基于前述方案，所述光鑷組件包括：

13、產(chǎn)生偶極光的第三激光產(chǎn)生機(jī)構(gòu)；

14、對(duì)偶極光進(jìn)行相位調(diào)制的激光相位調(diào)制器；

15、對(duì)相位調(diào)制后的偶極光進(jìn)行聚焦的強(qiáng)聚焦透鏡，聚焦后的偶極光、反射后的第一激光和反射后的第二激光相交。

16、在本申請(qǐng)的一些實(shí)施例中，基于前述方案，所述第三激光產(chǎn)生機(jī)構(gòu)，包括：

17、第三激光器，生成偶極光；

18、第三耦合架，所述第三激光器向第三耦合架發(fā)射偶極光，偶極光從第三耦合架出射。

19、在本申請(qǐng)的一些實(shí)施例中，基于前述方案，還包括：

20、真空腔體，聚焦后的偶極光、反射后的第一激光和反射后的第二激光在真空腔體內(nèi)相交，冷原子團(tuán)形成于真空腔體內(nèi)。

21、本申請(qǐng)的有益效果如下：

22、第一激光產(chǎn)生機(jī)構(gòu)產(chǎn)生第一激光，經(jīng)過勻化和反射后，形成反射后的第一激光，第二激光產(chǎn)生機(jī)構(gòu)產(chǎn)生第二激光，經(jīng)過勻化和反射后，形成反射后的第二激光，反射后的第二激光和反射后的第一激光相向照射到量子比特上，量子比特感受的光強(qiáng)為反射后的第二激光和反射后的第一激光的光強(qiáng)之和，由于反射后的第二激光和反射后的第一激光均為勻化激光，使得量子比特感受到的光強(qiáng)相同，從而能夠用于大量量子比特的門操控。

23、應(yīng)當(dāng)理解的是，以上的一般描述和后文的細(xì)節(jié)描述僅是示例性和解釋性的，并不能限制本申請(qǐng)。

技術(shù)特征：

1.一種量子比特的勻化激發(fā)光產(chǎn)生裝置，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種量子比特的勻化激發(fā)光產(chǎn)生裝置，其特征在于，所述第一激發(fā)光組件還包括第一準(zhǔn)直擴(kuò)束機(jī)構(gòu)，所述第一準(zhǔn)直擴(kuò)束機(jī)構(gòu)位于第一激光產(chǎn)生機(jī)構(gòu)和第一勻化機(jī)構(gòu)之間，對(duì)第一激光進(jìn)行準(zhǔn)直擴(kuò)束后，進(jìn)入第一勻化機(jī)構(gòu)；所述第二激發(fā)光組件還包括第二準(zhǔn)直擴(kuò)束機(jī)構(gòu)，所述第二準(zhǔn)直擴(kuò)束機(jī)構(gòu)位于第二激光產(chǎn)生機(jī)構(gòu)和第二勻化機(jī)構(gòu)之間，對(duì)第二激光進(jìn)行準(zhǔn)直擴(kuò)束后，進(jìn)入第二勻化機(jī)構(gòu)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種量子比特的勻化激發(fā)光產(chǎn)生裝置，其特征在于，所述第一激發(fā)光組件還包括第一電動(dòng)可變焦透鏡，所述第一電動(dòng)可變焦透鏡位于第一反射機(jī)構(gòu)和量子比特之間，對(duì)反射后的第一激光進(jìn)行聚焦后，照射到量子比特上；所述第二激發(fā)光組件還包括第二電動(dòng)可變焦透鏡，所述第二電動(dòng)可變焦透鏡位于第二反射機(jī)構(gòu)和量子比特之間，對(duì)反射后的第二激光進(jìn)行聚焦后，照射到量子比特上。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種量子比特的勻化激發(fā)光產(chǎn)生裝置，其特征在于，所述第一激光產(chǎn)生機(jī)構(gòu)包括生成第一激光的第一激光器和第一耦合架，第一激光器向第一耦合架發(fā)射第一激光，第一激光從第一耦合架出射；所述第二激光產(chǎn)生機(jī)構(gòu)包括生成第二激光的第二激光器和第二耦合架，第二激光器向第二耦合架發(fā)射第二激光，第二激光從第二耦合架出射。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種量子比特的勻化激發(fā)光產(chǎn)生裝置，其特征在于，所述第一反射機(jī)構(gòu)為第一反射鏡，第一反射鏡和勻化后的第一激光之間的入射角為45°，所述第二反射機(jī)構(gòu)為第二反射鏡，第二反射鏡和勻化后的第二激光之間的入射角為45°。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種量子比特的勻化激發(fā)光產(chǎn)生裝置，其特征在于，所述第一勻化機(jī)構(gòu)為第一相位調(diào)制片或第一超表面透鏡陣列，所述第二勻化機(jī)構(gòu)為第二相位調(diào)制片或第二超表面透鏡陣列。

7.一種量子比特的激發(fā)裝置，其特征在于，包括權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的一種量子比特的勻化激發(fā)光產(chǎn)生裝置和用于捕獲冷原子的光鑷組件。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種量子比特的激發(fā)裝置，其特征在于，所述光鑷組件包括：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種量子比特的激發(fā)裝置，其特征在于，所述第三激光產(chǎn)生機(jī)構(gòu)，包括：

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種量子比特的激發(fā)裝置，其特征在于，還包括：

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)公開了一種量子比特的勻化激發(fā)光產(chǎn)生及激發(fā)裝置，所述產(chǎn)生裝置包括：第一激發(fā)光組件，包括產(chǎn)生第一激光的第一激光產(chǎn)生機(jī)構(gòu)、對(duì)第一激光進(jìn)行勻化的第一勻化機(jī)構(gòu)和對(duì)勻化后的第一激光進(jìn)行反射的第一反射機(jī)構(gòu)；第二激發(fā)光組件，包括產(chǎn)生第二激光的第二激光產(chǎn)生機(jī)構(gòu)、對(duì)第二激光進(jìn)行勻化的第二勻化機(jī)構(gòu)和對(duì)勻化后的第二激光進(jìn)行反射的第二反射機(jī)構(gòu)，所述第二激光平行于第一激光并且頻率不同于第一激光，反射后的第二激光和反射后的第一激光相向照射到量子比特上。本申請(qǐng)將高斯光斑調(diào)制成勻化光斑，能夠用于大量量子比特的門操控。

技術(shù)研發(fā)人員：付卓
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中科酷原科技（武漢）有限公司
技術(shù)研發(fā)日：20240124
技術(shù)公布日：2024/12/19