量子計算機開発のための新しいイオントラップ法

用于量子计算机开发的新离子阱方法

基本信息

批准号：
16740232
负责人：
長谷川太郎
金额：
$ 2.11万
依托单位：
Keio University (2005)University of Hyogo (2004)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、イオントラップにおいて共同冷却された原子イオンを量子計算機へ応用するための基礎的実験を行うことを目的としている。本年度の主な目標は、イオントラップ装置の組立およびレーザー冷却用光源の製作である。平成16年度中に設計、作成したイオントラップ電極を、原子源や電子源とそれらへ電流や電圧を供給する導線とともに真空チェンバー内に設置し、超高真空状態にした。現在のところ5×10^<-8>Pa程度の真空度となっている。この真空度はイオンをトラップし、レーザー冷却するには十分良い真空度である。しかしながら、量子計算機への応用にはもう1桁ほど良い真空度を得る必要がある。より良い真空度を得るには、時間をかけて排気する必要があるので、本研究期間で達成することは不可能と思われる。もう1つの目的であるレーザー冷却用レーザーの製作については以下のような実績が得られた。前年度から引き続きマグネシウムイオン冷却用レーザーの開発を行っている。これにはまだ時間と費用を要すると思われるので、本年度はより安価で簡単に製作できるバリウムイオン冷却用のレーザーを同時に製作した。バリウムイオン用には493.5nmと650nmのレーザーを必要とする。493.5nmで発振するレーザーは、987nmの半導体レーザーの第2次高調波発生により得る。987nmの半導体レーザーは外部共振器型とし、現在20mW程度の出力が得られている。この第2次高調波を、周期分極形ニオブ酸リチウム(PPLN)を使用して得る予定である。一方、650nmのレーザーは、外部共振器型半導体レーザーにより直接得られるので、これを作成した。出力は約5mWである。

这项研究旨在进行基本实验，以将离子陷阱中的共冷原子离子应用于量子计算机。今年的主要目标是组装离子陷阱设备，并为激光冷却制造光源。在2004财年设计和创建的离子陷阱电极与原子源和电子源一起安装在真空室中，以及向其供电电流和电压的电线，并放置在超高的真空状态。当前，真空水平约为5×10^<-8> PA。该真空水平足以捕获离子和激光冷却。但是，对于用于量子计算机的应用，有必要获得大约一个数量级的真空水平更令人满意。为了获得更好的真空水平，有必要随着时间的流逝而耗尽，并且在这一研究期间似乎不可能实现这一目标。激光冷却激光产生的另一个目的如下：自上一年以来，我们继续开发用于镁离子冷却的激光器。这可能需要一些时间和金钱，因此今年我们同时制作了更便宜，更容易的钡离子冷却激光器。对于钡离子，需要493.5nm和650nm激光器。通过产生987 nm半导体激光器的第二个谐波获得493.5 nm处的激光振荡。 987nm半导体激光器是一种外部空腔类型，目前的输出约为20MW。第二次谐波将使用定期极化硝酸锂（PPLN）获得。另一方面，650nm激光直接通过外部空腔型半导体激光器获得，因此产生了这一点。输出约为5MW。