一种可快速换样的离子阱芯片系统的制作方法

本发明涉及量子计算，具体涉及一种可快速换样的离子阱芯片系统。

背景技术：

1、离子阱芯片是精确操控离子实现量子计算的核心装置，在离子阱量子计算芯片加工完成后需要安装到系统中进行测试，由于离子阱芯片周围可能存在的杂质原子或离子会严重影响甚至破坏目标离子的顺利捕获、稳定囚禁以及操控读取等作业过程，因此需要在超真空环境下进行工作。当离子阱量子计算芯片系统破真空后，往往需要进行长达10-15天的抽真空作业，才能使系统真空度重新恢复至作业要求的水平，因此导致离子阱量子计算芯片的测试工作周期长、工作量大。

2、现有的离子阱芯片拔插结构的各类电连接机构及其关联部件的重新设计存在较大风险，将在常规大气环境中正常工作的大多数电气连接结构，应用于离子阱量子计算芯片系统中会直接干扰甚至破坏系统的正常作业，而且很难对干扰甚至破坏的原因进行分析和验证，通过试验的方式来进行原因分析和验证的试验周期较长、投入较大。

技术实现思路

1、本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中的技术问题之一。为此，本发明的目的在于提供一种可快速换样的离子阱量子计算芯片电连接结构，综合考虑各种影响因素，使离子阱量子计算芯片实现拔插结构的各类电连接机构及其关联部件满足产业化测试工作的要求，在uhv等级的真空环境中工作时，不会对目标离子的顺利捕获、稳定囚禁以及操控读取等作业造成不利影响。

2、为达到上述目的，本发明实施例提出了一种可快速换样的离子阱芯片系统，包括真空腔，所述真空腔内固定设置有芯片安装座，可插拔设置于所述芯片安装座上的插拔芯片座，以及，固定设置于所述插拔芯片座上的离子阱芯片；

3、所述芯片安装座、所述插拔芯片座上均设置有分别设置于离子囚禁电场轴向两端的射频电极端子和直流电极端子，所述离子阱芯片位于所述插拔芯片座上的所述射频电极端子和所述直流电极端子之间，其中，所述芯片安装座上的所述射频电极端子设置于谐振腔线路引入位置的正上方。

4、根据本发明实施例的离子阱芯片系统，通过将射频电极端子设置于谐振腔线路引入位置的正上方，以尽可能缩短射频电极端子与谐振腔的信号传输距离，减少了传输线路上的耦合电容，从而提高了谐振腔的品质因数q值。

5、根据本发明的一个实施例，所述插拔芯片座上固定设置有一端通过形变与所述离子阱芯片的导线固定连接的接电端子一，所述芯片安装座上固定设置有一端通过形变与电源的导线固定连接的接电端子二，其中，所述接电端子一的另一端与所述接电端子二的另一端插拔连接。

6、根据本发明的一个实施例，所述射频电极端子、所述直流电极端子分别包括位于所述接电端子一的射频端子一、直流端子一，以及，位于所述接电端子二的射频端子二、直流端子二，其中，所述直流端子一用于向所述离子阱芯片提供直流电，所述射频端子一用于向所述离子阱芯片提供射频电流，所述直流端子一与所述直流端子二、所述射频端子一与所述射频端子二均插拔连接。

7、根据本发明的一个实施例，所述离子阱芯片系统还包括设置于所述射频端子一和所述离子阱芯片之间且朝向所述离子阱芯片的离子装载喷管，所述离子装载喷管中设置有靶材，所述靶材位于远离所述离子阱芯片的一端且端面位于所述离子装载喷管侧壁上设置的激光烧蚀孔处。

8、根据本发明的一个实施例，所述离子装载喷管采用金属钛材料制备而成。

9、根据本发明的一个实施例，所述离子装载喷管朝向所述离子阱芯片的一端为内径逐渐缩小的收口结构。

10、根据本发明的一个实施例，所述离子阱芯片包括围绕一轴线分布设置的多个芯片电极，其中，所述射频端子一为两个，且相对于所述轴线对称设置。

11、根据本发明的一个实施例，所述射频端子一延伸至所述插拔芯片座底部，所述射频端子二延伸至所述芯片安装座底部。

12、根据本发明的一个实施例，所述直流端子一延伸至所述芯片安装座插拔方向。

13、根据本发明的一个实施例，所述芯片安装座和所述插拔芯片座均采用peek或pi材料制成

14、本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

技术特征：

1.一种可快速换样的离子阱芯片系统，包括真空腔，其特征在于，所述真空腔内固定设置有芯片安装座，可插拔设置于所述芯片安装座上的插拔芯片座，以及，固定设置于所述插拔芯片座上的离子阱芯片；

2.根据权利要求1所述的可快速换样的离子阱芯片系统，其特征在于，所述插拔芯片座上固定设置有一端通过形变与所述离子阱芯片的导线固定连接的接电端子一，所述芯片安装座上固定设置有一端通过形变与电源的导线固定连接的接电端子二，其中，所述接电端子一的另一端与所述接电端子二的另一端插拔连接。

3.根据权利要求2所述的可快速换样的离子阱芯片系统，其特征在于，所述射频电极端子、所述直流电极端子分别包括位于所述接电端子一的射频端子一、直流端子一，以及，位于所述接电端子二的射频端子二、直流端子二，其中，所述直流端子一用于向所述离子阱芯片提供直流电，所述射频端子一用于向所述离子阱芯片提供射频电流，所述直流端子一与所述直流端子二、所述射频端子一与所述射频端子二均插拔连接。

4.根据权利要求1所述的可快速换样的离子阱芯片系统，其特征在于，所述离子阱芯片系统还包括设置于所述射频端子一和所述离子阱芯片之间且朝向所述离子阱芯片的离子装载喷管，所述离子装载喷管中设置有靶材，所述靶材位于远离所述离子阱芯片的一端且端面位于所述离子装载喷管侧壁上设置的激光烧蚀孔处。

5.根据权利要求4所述的可快速换样的离子阱芯片系统，其特征在于，所述离子装载喷管采用金属钛材料制备而成。

6.根据权利要求4所述的可快速换样的离子阱芯片系统，其特征在于，所述离子装载喷管朝向所述离子阱芯片的一端为内径逐渐缩小的收口结构。

7.根据权利要求3所述的可快速换样的离子阱芯片系统，其特征在于，所述离子阱芯片包括围绕一轴线分布设置的多个芯片电极，其中，所述射频端子一为两个，且相对于所述轴线对称设置。

8.根据权利要求3所述的可快速换样的离子阱芯片系统，其特征在于，所述射频端子一延伸至所述插拔芯片座底部，所述射频端子二延伸至所述芯片安装座底部。

9.根据权利要求3所述的可快速换样的离子阱芯片系统，其特征在于，所述直流端子一延伸至所述芯片安装座插拔方向。

10.根据权利要求1所述的可快速换样的离子阱芯片系统，其特征在于，所述芯片安装座和所述插拔芯片座均采用peek或pi材料制成。

技术总结
本发明提出了一种可快速换样的离子阱芯片系统，包括真空腔，所述真空腔内固定设置有芯片安装座，可插拔设置于所述芯片安装座上的插拔芯片座，以及，固定设置于所述插拔芯片座上的离子阱芯片；所述芯片安装座、所述插拔芯片座上均设置有分别设置于离子囚禁电场轴向两端的射频电极端子和直流电极端子，所述离子阱芯片位于所述插拔芯片座上的所述射频电极端子和所述直流电极端子之间，其中，所述芯片安装座上的所述射频电极端子设置于谐振腔线路引入位置的正上方。本发明的离子阱芯片系统通过缩短射频电极端子与谐振腔的信号传输距离，减少了传输线路上的耦合电容并提高了谐振腔品质因数值。

技术研发人员：李晓刚,吴亚,贺羽
受保护的技术使用者：国仪量子（合肥）技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15