协同工程多个射频场以降低离子阱芯片的 X 型交叉障碍

随着离子量子比特数量的增加和复杂量子算法性能的提升，越来越多的可扩展的复杂离子阱电极被开发并集成。非线性离子搬运操作在交叉处更为常见，如在分离、合并和交换等领域。已有研究致力于优化射频（RF）电极几何结构，以生成理想的约束电场，降低交叉处的障碍并实现 RF saddle 点处的离子高度均匀。然而，这种迭代方法耗时且常伴随复杂尖锐的电极几何结构。因此，高精度制造工艺和高电气击穿电压至关重要。本文提出一种有效方法，通过设置多个独立的 RF 电极并调整每个 RF 电压幅度，而不改变电极结构的几何形状，从而降低交叉处的准势障碍和离子高度变化。仿真结果表明，该方法在工程化约束势场和降低势障碍方面效果相同，但所需参数更少、优化时间更短。将该方法与几何形状优化结合后，可进一步降低交叉处的准势障碍和离子高度变化。此外，电极的几何结构可以简化以放宽制造精度要求，同时保持在电极制造后仍可实时工程化约束电场的能力，这为二维离子晶体的设计和控制以及相变研究提供了潜在的全电学自由度。