平面离子阱的实验研究

Chiaverini等人[Quant. Inf. Comput. 5, 419 (2005)]近期提出了一种用于离子阱量子计算的线性Paul阱几何结构，其将所有电极置于一个平面内。此类平面离子阱与现代半导体制造技术兼容，并可扩展以制造紧凑的多区阱。在本文中，我们展示了平面离子阱的实验实现：利用印刷电路板上的电极，在15 Pa (0.1 torr)真空中囚禁数十条直径为0.44微米的带电粒子链。借助这些阱，我们探讨了关于平面离子阱囚禁深度低的担忧，并开发了在阱区间移动离子的控制电极布局，从而避免了原子离子阱实验中所涉及的一些技术困难。具体而言，我们使用一个呈十字形排列、具有36个区（77个电极）的阱，演示了从传统四杆线性Paul阱加载、线性离子移动、离子链的分拆与合并，以及离子穿过交叉点。我们进一步提出了阱上方附加的直流偏置电极，可显著提升囚禁深度，以及一种生成二维点Paul阱阵列的新型平面离子阱几何结构。