Paul阱中离子运动及稳定性分析

Paul离子阱由于没有外加磁场所引起的塞曼效应的影响,已成为离子存储及研究离子的重要装置.根据在实验中所采用的Paul离子阱结构及电场分布特点,列出阱内离子运动方程并进行求解,对其中各种运动进行分析,同时还分析了离子存储稳定性.最后对所作的研究进行总结,得到如下结论:阱中离子的运动为谐振运动、基频微运动和高阶微振动.     

Penning阱中Hn+团簇离子的检测与确认

报道了在Penning阱中检测与确认Hn 团簇离子的方法,介绍了离子在阱中的运动,重点分析了离子存储条件、离子的产生与探测、离子信号的放大与检波以及离子谱的分辨.     

Penning阱中H+n团簇离子运动的分析

根据在实验中所采用的Penning离子阱的结构及电磁场分布特点,列出阱内离子运动方程并进行求解,并对Pen-ning阱内团簇离子的二种运动进行详细分析,最后对所作的研究进行了总结.     

线型离子阱中空间电荷效应的理论分析

线型离子阱中的离子在射频场作用下做宏观的久期运动,久期运动频率与实验参数有关.但当离子阱中囚禁大量同种电荷的离子时,空间电荷效应会导致离子间存在相互排斥的库仑力,使离子的运动频率发生漂移.本文通过求解泊松方程计算了空间电荷产生的附加电场的解析表达式,在小振动近似下理论计算了该附加电场对久期运动频率的影响,模拟了不同离子云中心密度下久期频率的漂移,讨论了离子云的数目、温度与实验参数之间的关系.对用离子阱进行的频标实验、碰撞实验和其他方面的研究都具有重要的指导意义.     

反馈方法在离子阱Doppler冷却中的应用研究

离子阱中离子的快速有效冷却在量子信息处理、光频标等领域都有重要的意义.基于Steixner 等提出的量子反馈模型,将反馈方法应用于离子的Doppler冷却.首先理论分析了该模型下离子运动信息的获取方式以及反馈对离子运动的影响,并推导出了存在反馈时离子运动所满足的方程,然后进行了仿真计算. 计算结果表明,利用量子反馈可以明显的提高离子冷却速率.还分析了反馈参数对离子冷却效率的影响. 关键词： 离子阱 Doppler冷却 量子反馈     

表面离子阱的衬底效应模型研究及新型离子阱设计

通过分析表面离子阱衬底的功率损失和电势损失对离子阱阱深和离子加热速率的影响,提出考虑衬底效应的阱深和离子加热速率的解析分析模型.研究发现,硅基衬底的电势损失对表面离子阱阱深的降幅达17.19%,功率损失对离子加热速率的加速达13.37%.为了降低衬底效应的不利影响,设计了衬底真空隔离结构的表面离子阱,在离子阱射频电极和直流电极间的衬底表面刻蚀出多条隔离槽,从而减小衬底的等效电导和等效电容,达到降低衬底功率和电势损失的目的.模拟结果显示,相比于一般结构,真空隔离结构的硅基表面离子阱能够使阱深加深20.22%,使衬底功率损失降低54.55%.     

离子囚禁技术与量子计量基准的新进展

利用静电场、静磁场和射频场可以将离子长时间地囚禁在不受外界干扰的离子阱中，在离子阱中开展的关于离子运动频率和内部能级的超高精确测量，对于计量学有非常重要的应用前景，特别是在原子质量基准和时间频率标准方面已取得突破性进展．     

线型离子阱中钙离子库仑晶体结构和运动轨迹模拟

离子阱中囚禁的离子在满足库仑耦合条件下,会形成库仑晶体,其结构分布和运动轨迹由离子阱的参数和离子种类决定.本文采用分子动力学模拟软件LAMMPS和(py)LIon程序包,仿真了⁴⁰Ca⁺在线型离子阱中库仑晶体的形成过程,以及不同位置离子的微运动和宏运动轨迹.另外,本文还对混入少量同位素离子(⁴⁴Ca⁺)和氢化钙离子(CaH⁺)后的⁴⁰Ca⁺晶体结构进行了仿真,并对混入前后形成的库仑晶体结构变化进行对比和分析,期望能对离子阱实验中形成的暗离子进行识别和处理.     

射频离子阱中氖离子的电荷转移

本文报导的是存在射频离子阱中的氖离子与氖气的电荷转换率的测量，其结果好于Ｐｅｎｎｉｎｇ阱。     

量子计算与量子模拟中离子阱结构研究进展

离子阱系统是实现量子计算和量子模拟的主要体系之一.世界范围内的各个离子阱研究小组共同推动着离子阱结构的丰富化发展,开发出一系列高性能的三维离子阱、二维离子芯片、以及具有集成器件的离子阱系统.离子阱的结构逐渐向小型化、高通光性和集成化方向发展,并表现出卓越的量子操控能力—对多离子的囚禁能力和精确控制能力越来越高.本综述将总结过去的十几年里离子阱在结构上的演化历程,以及离子阱在量子计算与量子模拟实验研究中的最新进展.通过分析具有代表性的离子阱结构,总结离子阱系统在加工工艺、鲁棒性和多功能性等方面取得的进步,并对基于离子阱系统的可扩展量子计算与模拟作出展望.     

Paul阱中199 Hg+离子囚禁与射频共振检测

射频囚禁源作为Paul阱实验装置重要部分之一,对离子的囚禁性能影响很大. 为了满足离子囚禁稳定性以及提高离子囚禁势阱深度,设计和制作出两套囚禁离子的射频源和射频共振吸收检测电路. 利用不同频率的射频源及相应检测电路在双曲线型离子阱实验装置中成功地囚禁了¹⁹⁹Hg⁺和N⁺₂离子得到了它们的射频共振吸收信号.     

Paul阱中两个Bi+共线的能量本征态性质

通过对Paul阱中共线两Bi 形成的系统波函数、能谱和相对距离的平均值的精确计算,计算得到的频率、能量是目前的离子阱实验能达到的值;并且对共线两个Bi 的相对几率分布和系统能量本征态进行分析.     

激光脉冲作用下囚禁离子的规则与混沌运动

研究驻波型激光脉冲作用下，失谐量足够大时，囚禁于Paul阱中的单离子系统的久期运动.通过分析和数值计算相结合的方法，导出系统的精确解及其描述的时间演化性质，得到系统的规则和混沌运动轨道以及阱频很小时系统进入整体混沌的临界条件,并提出了控制系统共振失稳的方法. 关键词： 激光脉冲 囚禁离子 规则与混沌运动 精确解 稳定性     

Measurement of storage time, estimation of ion number and study of absorption line profile in a Paul trap

Europium (Eu⁺) ions were confined in a Paul trap and detected by non-destructive method. Storage time of Eu⁺ ions achieved in vacuum was improved by orders of magnitude employing buffer gas cooling. The experimentally detected signal was fitted to the ion response signal and the total number of ions trapped was estimated. It is found that the peak signal amplitude as well as the product of FWHM and the peak signal amplitude is proportional to the total number of trapped ions. The trapped ion secular frequency was swept at different rates and its effect on the absorption line profile was studied both experimentally and theoretically.     

Microfabricated surface-electrode ion trap for scalable quantum information processing

Individual laser-cooled 24Mg+ ions are confined in a linear Paul trap with a novel geometry where gold electrodes are located in a single plane and the ions are trapped 40 microm above this plane. The relatively simple trap design and fabrication procedure are important for large-scale quantum information processing (QIP) using ions. Measured ion motional frequencies are compared to simulations. Measurements of ion recooling after cooling is temporarily suspended yield a heating rate of approximately 5 motional quanta per millisecond for a trap frequency of 2.83 MHz, sufficiently low to be useful for QIP.     

Penning阱中离子运动的分析

根据Penning离子阱结构及电磁场分布特点,列出阱内离子运动方程并进行求解,对其中沿z轴运动和在xy平面上的运动进行详细分析,最后得到比荷为m/q的离子在Penning阱内的运动为沿磁场方向的简谐振动、绕磁感线旋转的回旋运动和垂直于z轴及径向绕z轴的漂移运动的叠加.