CN112951049B - 一种基于可变换单辐射源的量子退相干试验箱 - Google Patents

一种基于可变换单辐射源的量子退相干试验箱 Download PDF

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Abstract

一种基于可变单辐射源的量子退相干实验箱,包括有一个用于放置离子源的离子源箱体、两个用于实验离子相干性的辐射箱体和一个用于观察两个离子相干性的观察箱体，可将多种辐射源分别移至辐射窗的辐射轮转单元，它可以通过辐射轮转单元实现不同辐射源的切换，实验各种辐射源对量子相干性的影响。

Description

一种基于可变换单辐射源的量子退相干试验箱
技术领域
本发明涉及量子技术领域，具体为一种基于可变换单辐射源的量子退相干试验箱。
背景技术
量子领域中，相干性被描述为“态之间的关联性”。相干性是量子体系最重要的性质，开放量子系统的量子相干性会因为与外在环境发生量子纠缠而随着时间逐渐丧失，这效应称为量子退相干，又称为量子去相干。
量子信息科学的进一步发展受到了包括量子退相干现象等一系列问题的制约，例如量子计算机，量子计算机与传统计算机不同，量子计算机的运算时间是有限制的。这是因为，量子比特之间的相干性很难保持长时间，量子比特不是一个孤立系统，它会与外部环境发生作用而使量子相干性衰减，经过一定的时间后，一旦遇到外界实体的观测或者干扰，就会失去相干性。量子比特从相干状态到失去相干性这段时间叫做“退相干时间”。如果退相干时间不能足够长，就无法完成计算。所以，延长退相干时间，是以后必须解决的重大课题。
现在亟需缺乏一种可靠的实验设备，用于测试在不同辐射环境下离子的退相干性。
发明内容
本发明的目的就是提供一种基于可变换单辐射源的量子退相干试验箱。
本发明的目的是通过这样的技术方案实现的，它包括有一个用于放置离子源的离子源箱体、两个用于实验离子相干性的辐射箱体和一个用于观察两个离子相干性的观察箱体；所述离子源箱体分别与两个辐射箱体连通，两个辐射箱体均与观察箱体连通；
在一个以上的辐射箱体上开设有辐射窗；
所述实验箱还包括可将多种辐射源分别移至辐射窗的辐射轮转单元，所述辐射轮转单元上还设置有开闭辐射源的开闭单元；辐射轮转单元的数量与辐射窗的数量对应，开闭单元的数量与辐射源的数量对应。
作为优选，所述辐射轮转单元包括有若干可轮流移动至辐射窗，且可用于放置单辐射源的安装盘。
作为优选，所述实验箱还包括有用于安装辐射轮转单元的第一安装箱体和第二安装箱体，第一安装箱体与对应的辐射箱体通过辐射窗连通，第二安装箱体安装在第一安装箱体下方且与第一安装箱体连通； 安装盘位于第一安装箱体内。
作为优选，所述辐射轮转单元还包括有齿盘、太阳轮、行星架、电机、与安装盘一一对应的安装杆和行星轮； 齿盘、太阳轮、行星架、安装杆和行星轮均位于第一安装箱体内，电机位于第二安装箱体内；
所述安装盘均固接在安装杆的顶端，安装杆的底端均设置有一个可转动的行星轮，且安装杆位于行星轮的中轴线上；
所述齿盘固接在第一安装箱体上，齿盘的圆周边沿固接有一圈齿条，齿条的齿朝向齿盘中心；
所述电机安装在第二安装箱体内，电机的输出轴可转动的伸入第一安装箱体；
所述太阳轮固接在电机的输出轴上，太阳轮的一个侧面固接有安装环台，另一个侧面固接有安装轴，安装环台通过轴承与第一安装箱体转动连接，太阳轮可转动的位于齿盘内，太阳轮的中轴线与齿盘的中轴线重合；
所述行星轮等间距的分布在齿条和太阳轮之间，且与齿条和太阳轮啮合；所述行星架的中心固接在安装轴上，行星架的转臂分别与一根安装杆固接。
作为优选，所述开闭单元包括有固接在安装盘上的内壳，在内壳的外壁可转动的套设有外壳，内壳和外壳之间设置有扭簧；扭簧一端与内壳底端面固接，另一端与外壳内侧壁固接，在内壳和外壳上均开设有在扭簧自然状态下开口相错的开口，在外壳的侧壁上还设置有齿环，齿环可与位于辐射窗位置处的齿条啮合，齿条固接在实验辐射箱体上。
由于采用了上述技术方案，本发明具有如下的优点：
1.箱体相对于外界全封闭，不会受到外界环境因素影响，实验数据更加可靠。
2.具备切换功能，通过辐射转轮单元切换不同辐射源，对辐射箱体内进行不同的干扰研究，可实验内容丰富。
3.辐射轮转单元为机械结构构成，工作中不会产生额外的电信号，避免了未知干扰源出现。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书和权利要求书来实现和获得。
附图说明
本发明的附图说明如下。
图1为本发明的箱体结构示意图（一）。
图2为本发明的箱体结构示意图（二）。
图3为本发明的辐射轮转单元示意图（一）。
图4为本发明的辐射轮转单元示意图（二）。
图5为本发明的开闭单元示意图。
图中：1.离子源箱体；2.辐射箱体；3.观察箱体；4.辐射窗；5.安装盘；6.第一安装箱体；7.第二安装箱体；8.齿盘；9.太阳轮；10.行星架；11.电机；12.安装杆；13.行星轮；14.齿条；15.输出轴；16.安装环台；17.安装轴；18.轴承；19.转臂；20.内壳；21.外壳；22.扭簧；23.开口；24.齿环；25.齿条。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
如图1至图2所示，一种基于可变换单辐射源的量子退相干试验箱，所述实验箱包括有一个用于放置离子源的离子源箱体1、两个用于实验离子相干性的辐射箱体2和一个用于观察两个离子相干性的观察箱体3；所述离子源箱体1分别与两个辐射箱体2连通，两个辐射箱体2均与观察箱体3连通；
在一个以上的辐射箱体2上开设有辐射窗4；
所述实验箱还包括可将多种辐射源分别移至辐射窗4的辐射轮转单元，所述辐射轮转单元上还设置有开闭辐射源的开闭单元；辐射轮转单元的数量与辐射窗4的数量对应，开闭单元的数量与辐射源的数量对应。
该实施例中，离子源箱体发射两个带有相干性的离子，两个离子分别通过不同的通道进入不同的辐射箱体内，其中一侧的辐射箱体旁边设置有辐射轮转单元，辐射轮转单元转动时，会依次将单个开闭单元旋转至辐射窗位置并打开，开闭单元内装载的不同辐射源将对离子进行干扰，可能会导致离子退相干，当两个未知状态的离子来到观测箱体内，实验人员对离子进行观测，检查不同辐射源对相干性的影响，研究退相干时间与成因。
如图3、图5所示，所述辐射轮转单元包括有若干可轮流移动至辐射窗4，且可用于放置单辐射源的安装盘5。
该实施例中，辐射源即放置在安装盘内，跟随辐射轮转单元轮流移动到辐射窗对经过的离子进行干扰。
如图1所示，所述实验箱还包括有用于安装辐射轮转单元的第一安装箱体6和第二安装箱体7，第一安装箱体6与对应的辐射箱体2通过辐射窗4连通，第二安装箱体7安装在第一安装箱体6下方且与第一安装箱体6连通； 安装盘5位于第一安装箱体6内。
该实施例中，辐射轮转单元设置在辐射箱体旁边，并通过辐射窗连通。
如图3、图4所示，所述辐射轮转单元还包括有齿盘8、太阳轮9、行星架10、电机11、与安装盘5一一对应的安装杆12和行星轮13； 齿盘8、太阳轮9、行星架10、安装杆12和行星轮13均位于第一安装箱体6内，电机11位于第二安装箱体7内；
所述安装盘5均固接在安装杆12的顶端，安装杆12的底端均设置有一个可转动的行星轮13，且安装杆12位于行星轮13的中轴线上；
所述齿盘8固接在第一安装箱体6上，齿盘8的圆周边沿固接有一圈齿条14，齿条14的齿朝向齿盘8中心；
所述电机11安装在第二安装箱体7内，电机11的输出轴15可转动的伸入第一安装箱体6；
所述太阳轮9固接在电机11的输出轴15上，太阳轮9的一个侧面固接有安装环台16，另一个侧面固接有安装轴17，安装环台16通过轴承18与第一安装箱体6转动连接，太阳轮9可转动的位于齿盘8内，太阳轮9的中轴线与齿盘8的中轴线重合；
所述行星轮13等间距的分布在齿条14和太阳轮9之间，且与齿条14和太阳轮9啮合；所述行星架10的中心固接在安装轴17上，行星架10的转臂19分别与一根安装杆12固接。
该实施例中，电机启动后，输出轴带动太阳轮在齿盘上转动，齿盘固定不动，行星轮绕太阳轮转动，行星架跟随太阳轮转动。
如图5所示，所述开闭单元包括有固接在安装盘5上的内壳20，在内壳20的外壁可转动的套设有外壳21，内壳20和外壳21之间设置有扭簧22；扭簧22一端与内壳20底端面固接，另一端与外壳21内侧壁固接，在内壳20和外壳21上均开设有在扭簧22自然状态下开口相错的开口23，在外壳21的侧壁上还设置有齿环24，齿环24可与位于辐射窗4位置处的齿条25啮合，齿条25固接在实验辐射箱体2上。
该实施例中，当辐射转轮单元转动时，开闭单元跟随着一起转动，当开闭单元运动到辐射窗位置时，外壳的齿环会与齿条啮合，使外壳相对与内壳发生自转，外壳和内壳之间本来位置相错的开口逐渐对齐，从而使放置在内壳中的辐射源暴露出来，辐射源通过辐射窗干扰到辐射箱体内经过的离子，进行退相干的实验，当开闭单元离开辐射窗位置时，外壳的齿环与辐射窗上方的齿条脱离啮合，扭簧将外壳复位，使外壳和内壳之间的开口再次回到相错的位置，进而将放置在内壳中的辐射源被封闭起来。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (1)

1.一种基于可变单辐射源的量子退相干实验箱，其特征在于，所述实验箱包括有一个用于放置离子源的离子源箱体（1）、两个用于实验离子相干性的辐射箱体（2）和一个用于观察两个离子相干性的观察箱体（3）；所述离子源箱体（1）分别与两个辐射箱体（2）连通，两个辐射箱体（2）均与观察箱体（3）连通；
在一个以上的辐射箱体（2）上开设有辐射窗（4）；
所述实验箱还包括可将多种辐射源分别移至辐射窗（4）的辐射轮转单元，所述辐射轮转单元上还设置有开闭辐射源的开闭单元；辐射轮转单元的数量与辐射窗（4）的数量对应，开闭单元的数量与辐射源的数量对应；
所述辐射轮转单元包括有若干可轮流移动至辐射窗（4），且可用于放置单辐射源的安装盘（5）；
所述实验箱还包括有用于安装辐射轮转单元的第一安装箱体（6）和第二安装箱体（7），第一安装箱体（6）与对应的辐射箱体（2）通过辐射窗（4）连通，第二安装箱体（7）安装在第一安装箱体（6）下方且与第一安装箱体（6）连通； 安装盘（5）位于第一安装箱体（6）内；
所述辐射轮转单元还包括有齿盘（8）、太阳轮（9）、行星架（10）、电机（11）、与安装盘（5）一一对应的安装杆（12）和行星轮（13）； 齿盘（8）、太阳轮（9）、行星架（10）、安装杆（12）和行星轮（13）均位于第一安装箱体（6）内，电机（11）位于第二安装箱体（7）内；
所述安装盘（5）均固接在安装杆（12）的顶端，安装杆（12）的底端均设置有一个可转动的行星轮（13），且安装杆（12）位于行星轮（13）的中轴线上；
所述齿盘（8）固接在第一安装箱体（6）上，齿盘（8）的圆周边沿固接有一圈齿条（14），齿条（14）的齿朝向齿盘（8）中心；
所述电机（11）安装在第二安装箱体（7）内，电机（11）的输出轴（15）可转动的伸入第一安装箱体（6）；
所述太阳轮（9）固接在电机（11）的输出轴（15）上，太阳轮（9）的一个侧面固接有安装环台（16），另一个侧面固接有安装轴（17），安装环台（16）通过轴承（18）与第一安装箱体（6）转动连接，太阳轮（9）可转动的位于齿盘（8）内，太阳轮（9）的中轴线与齿盘（8）的中轴线重合；
所述行星轮（13）等间距的分布在齿条（14）和太阳轮（9）之间，且与齿条（14）和太阳轮（9）啮合；所述行星架（10）的中心固接在安装轴（17）上，行星架（10）的转臂（19）分别与一根安装杆（12）固接；
所述开闭单元包括有固接在安装盘（5）上的内壳（20），在内壳（20）的外壁可转动的套设有外壳（21），内壳（20）和外壳（21）之间设置有扭簧（22）；扭簧（22）一端与内壳（20）底端面固接，另一端与外壳（21）内侧壁固接，在内壳（20）和外壳（21）上均开设有在扭簧（22）自然状态下开口相错的开口（23），在外壳（21）的侧壁上还设置有齿环（24），齿环（24）可与位于辐射窗（4）位置处的齿条（25）啮合，齿条（25）固接在实验辐射箱体（2）上。
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