离子驱动方法、装置及量子计算设备与流程

本发明涉及量子计算领域，具体涉及一种离子驱动方法、装置及量子计算设备。

背景技术：

1、在量子计算领域，可采用微波信号或者激光信号来驱动离子阱中的离子。采用微波信号的驱动装置通常包含谐振器、功率放大器、天线等，其中，天线是将传输线上的导行波转换为驱动离子的近场微波的关键装置。传统的驱动装置存在因工作频率单一、算法单一导致功能较为单一的缺陷。当前的方案为：针对不同的离子，采用不同工作频点的驱动装置，如25mg+、43ca+和171yb+离子的驱动频率分别为1.789ghz、3.2ghz和12.6ghz，因而需要采用对应工作频点的驱动装置。同时在控制端，需要采用相应的调整方案将该驱动装置的工作频点由一个频率调整到另一频率。该方案存在的缺陷为：没有采用联合控制或者切换控制，需要采用不同型号的滤波器、天线、功率放大器等，因时延较大，导致效率较低且成本较高。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的缺陷，本发明实施例提供了一种离子驱动方法、装置及量子计算设备，以解决现有技术存在的缺陷。

2、为了实现上述目的，本发明实施例提供的离子驱动方法、装置及量子计算设备采用以下技术方案：

3、第一方面，本发明实施例提供的离子驱动方法包括：

4、根据离子阱中离子的类型，选择对应工作频点的微带天线圆环阵列并将所述微带天线圆环阵列作为主阵列，将剩余的微带天线圆环阵列作为副阵列；

5、控制与主阵列微带天线圆环阵列中各个单元天线连接的第一调整设备，将所述主阵列对应的微带天线圆环阵列各个单元天线增益调整为设定的数值、输出的微波信号的相位调整为零；

6、根据副阵列各个微带天线圆环阵列各个单元天线的坐标，分别计算在主阵列工作频点下，各个所述单元天线的增益及输出的微波信号的相位；

7、控制与副阵列各个微带天线圆环阵列中各个单元天线连接的第二调整设备，分别将各个单元天线的增益及输出的微波信号的相位调整至在主阵列工作频点下，各个单元天线的增益及输出的微波信号的相位；

8、基于调整后的主阵列输出的第一微波信号与调整后的副阵列输出的第二微波信号，共同驱动所述离子。

9、在一些示例中，分别计算在主阵列工作频点下，副阵列各个微带天线圆环阵列各个单元天线的增益及输出的微波信号的相位包括：

10、基于各个所述单元天线的方位角及俯仰角，分别计算在主阵列工作频点下，副阵列各个微带天线圆环阵列各个单元天线的增益及输出的微波信号的相位。

11、在一些示例中，将主阵列对应的微带天线圆环阵列各个单元天线的相位调整为零、增益调整至设定的值包括：

12、将所述主阵列对应的微带天线圆环阵列各个单元天线的增益调整为20db。

13、第二方面，本发明实施例提供的离子驱动装置包括控制器、第一调整设备、第二调整设备及多个微带天线圆环阵列，其中：

14、多个所述微带天线圆环阵列之间嵌套设置；

15、多个微带天线圆环阵列中各个单元天线之间的距离均相等；

16、控制器，用于执行第一方面公开的离子驱动方法；

17、第一调整设备，用于基于控制器发出的指令，将主阵列微带天线圆环阵列各个单元天线增益调整为设定的数值、输出的微波信号的相位调整为零；

18、第二调整设备，用于基于控制器发出的指令，将副阵列各个微带天线圆环阵列各个单元天线的增益及输出的微波信号的相位分别调整至在主阵列工作频点下，各个单元天线的增益及输出的微波信号的相位。

19、在一些示例中，多个微带天线圆环阵列包括第一微带天线圆环阵列、第二微带天线圆环阵列及第三微带天线圆环阵列，其中，第一微带天线圆环阵列、第二微带天线圆环阵列及第三微带天线圆环阵列从内至外依次嵌套设置。

20、在一些示例中，第一调整设备及第二调整设备均包括多个相位控制器和多个增益控制器，其中，各个单元天线的后级分别依次连接一个相位控制器及一个增益控制器。

21、在一些示例中，多个微带天线圆环阵列的工作频点不同，根据工作频点从大到小的顺序，多个微带天线圆环阵列从内至外依次嵌套设置。

22、第三方面，本发明实施例提供的量子计算设备包括第二方面公开的离子驱动装置。

23、第四方面，本发明实施例提供的电子设备包括处理器以及存储有计算机程序指令的存储器；所述电子设备执行所述计算机程序指令时实现如第一方面公开的离子驱动方法。

24、第五方面，本发明实施例提供的计算机可读存储介质上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被处理器执行时实现如第一方面公开的离子驱动方法。

25、第六方面，本发明实施例提供的计算机程序产品包括计算机程序指令，所述计算机程序指令被处理器执行时实现如第一方面公开的离子驱动方法。

26、本发明实施例提供的离子驱动方法、装置及量子计算设备具有以下有益效果：

27、通过采用控制器、第一调整设备及第二调整设备，实现了主阵列与副阵列输出的微波信号聚焦，多个微带天线圆环阵列输出的微波信号共同驱动离子，不需要采用不同型号的滤波器、天线及功率放大器等，效率高且成本较低。

技术特征：

1.一种离子驱动方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的离子驱动方法，其特征在于，分别计算在主阵列工作频点下，所述副阵列各个微带天线圆环阵列各个单元天线的增益及输出的微波信号的相位包括：

3.根据权利要求1所述的离子驱动方法，其特征在于，将所述主阵列对应的微带天线圆环阵列各个单元天线的相位调整为零、增益调整至设定的值包括：

4.一种离子驱动装置，其特征在于，包括控制器、第一调整设备、第二调整设备及多个微带天线圆环阵列，其中：

5.根据权利要求1所述的离子驱动装置，其特征在于，多个所述微带天线圆环阵列包括第一微带天线圆环阵列、第二微带天线圆环阵列及第三微带天线圆环阵列，其中，所述第一微带天线圆环阵列、所述第二微带天线圆环阵列及所述第三微带天线圆环阵列从内至外依次嵌套设置。

6.根据权利要求1所述的离子驱动装置，其特征在于，所述第一调整设备及所述第二调整设备均包括多个相位控制器和多个增益控制器，其中，各个单元天线的后级分别依次连接一个相位控制器及一个增益控制器。

7.根据权利要求1所述的离子驱动装置，其特征在于，多个所述微带天线圆环阵列的工作频点不同，根据工作频点从大到小的顺序，多个所述微带天线圆环阵列从内至外依次嵌套设置。

8.一种量子计算设备，其特征在于，包括如权利要求4-7中任一项所述的离子驱动装置。

9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括处理器以及存储有计算机程序指令的存储器；所述电子设备执行所述计算机程序指令时实现如权利要求1-3中任一项所述的离子驱动方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被处理器执行时实现如权利要求1-3中任一项所述的离子驱动方法。

11.一种计算机程序产品，其特征在于，其包括计算机程序指令，所述计算机程序指令被处理器执行时实现如权利要求1-3中任一项所述的离子驱动方法。

技术总结
本发明公开的微波信号聚焦方法及离子驱动装置，涉及量子计算领域，其中，微波信号聚焦方法包括根据待驱动离子的类型，选择对应工作频点的微带天线圆环阵列并将微带天线圆环阵列作为主阵列，将剩余的微带天线圆环阵列作为副阵列；控制与主阵列微带天线圆环阵列中各个单元天线连接的第一调整设备，将主阵列对应的微带天线圆环阵列各个单元天线增益调整为设定的数值、输出的微波信号的相位调整为零；根据副阵列各个微带天线圆环阵列各个单元天线的坐标，分别计算在主阵列工作频点下，各个单元天线的增益及输出的微波信号的相位，实现了主阵列与副阵列输出的微波信号聚焦，多个微带天线圆环阵列输出的微波信号共同驱动离子，效率高且成本较低。

技术研发人员：陈柳平,宋守金,王其兵
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：
技术公布日：2024/1/15