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。

这项研究的目的是进行基础实验，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阱装置和制造用于激光冷却的光源。 2004 财年设计和制造的离子阱电极与原子源、电子源以及向它们提供电流和电压的导线一起放置在真空室中，形成超高真空状态。目前，真空度约为5×10^<-8>Pa。这种真空度足以捕获离子并进行激光冷却。然而，为了应用于量子计算机，需要获得好一个数量级的真空度。为了获得更好的真空度，需要随着时间的推移进行抽真空，因此在本研究期间似乎不可能实现这一点。关于用于激光冷却的激光器的生产，获得了以下结果，这是另一个目标。继去年之后，我们继续开发用于冷却镁离子的激光器。由于这仍然需要时间和金钱，今年我们同时生产了钡离子冷却激光器，它更便宜且更容易生产。对于钡离子，需要 493.5nm 和 650nm 激光器。通过987 nm半导体激光器的二次谐波产生获得493.5 nm振荡的激光。 987nm半导体激光器为外腔式，目前输出功率约为20mW。我们计划使用周期性极化铌酸锂（PPLN）来获得二次谐波。另一方面，650nm的激光可以通过外腔半导体激光器直接获得，所以我们创造了这个。输出约为5mW。