CN217518828U - 一种应用于离子阱的低温真空环境装置 - Google Patents
一种应用于离子阱的低温真空环境装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN217518828U CN217518828U CN202221196744.1U CN202221196744U CN217518828U CN 217518828 U CN217518828 U CN 217518828U CN 202221196744 U CN202221196744 U CN 202221196744U CN 217518828 U CN217518828 U CN 217518828U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- cavity
- environment
- vacuum
- trap
- chamber
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)
Abstract
本实用新型提供一种应用于离子阱的低温真空环境装置，包括阱壳和环境腔，阱壳内部设置有用于囚禁粒子的腔体；环境腔包括分体设计的均具有中空腔体的第一腔体和第二腔体，阱壳与第二腔体连接且阱壳的腔体连接第一腔体的中空腔体，第一腔体与第二腔体可拆卸连接，第一腔体和第二腔体的中空腔体互相连通；环境腔上设置有制冷机及真空泵，制冷机为环境腔提供超低温环境，真空泵抽取环境腔的真空度为环境腔提供超高真空环境。本申请提供的装置，可以为离子阱装置提供一个超低温超高真空的环境，有利于对离子的控制；并且本装置结构紧凑，安装及拆卸便捷，便于检修和维护；装置功能完善，可靠性高，密封性能优良，能够实现集成化产品。
Description
技术领域
本实用新型属于量子计算技术领域，尤其涉及一种应用于离子阱的低温真空环境装置。
背景技术
在量子计算领域，基于囚禁离子的离子阱技术是实现量子计算的主流技术路径之一，它采用冷却到基态的离子作为量子比特，通过激光进行量子比特的操控和读取。为了提高离子的囚禁稳定性，延长量子比特的相干时间，常常需要将离子阱放置于超高真空腔内。为了进一步减少气体分子对囚禁离子的碰撞，采用超低温技术将离子阱冷却到液氦温区已经在行业内得到应用。
在液氦温区的离子阱一方面能够进一步提高真空腔的真空度，减少残余气体分子，可以进一步减少气体分子对囚禁离子的碰撞；另一方面能够降低离子晶体加热，提高离子晶体的持续时间，进而延长量子比特相干时间，大大提高量子逻辑门的保真度。现在的技术难点是如何实现离子阱装置的超低温及超高真空环境，以利于离子阱技术的发展；此外，现有的离子阱装置存在安装及拆卸繁杂，造成检修和维护不便。
因此，亟需一种应用于离子阱的低温真空环境装置，以解决上述如何实现离子阱装置的超低温及超高真空环境的问题，同时解决现有的离子阱装置检修和维护不便的问题。
实用新型内容
为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种应用于离子阱的低温真空环境装置，包括：阱壳和环境腔，所述阱壳内部设置有用于囚禁粒子的腔体；环境腔包括分体设计的均具有中空腔体的第一腔体和第二腔体，所述阱壳与所述第二腔体连接且所述阱壳的腔体连接第一腔体的中空腔体，所述第一腔体与所述第二腔体可拆卸连接，所述第一腔体和第二腔体的中空腔体互相连通；所述环境腔上设置有制冷机及真空泵，所述制冷机为所述环境腔提供超低温环境，所述真空泵抽取所述环境腔的真空度为所述环境腔提供超高真空环境。
可选地，所述真空泵包括分别对称安装于所述第二腔体两侧的分子泵及离子泵，所述分子泵对所述环境腔进行一级真空度抽取，所述离子泵对所述环境腔进行二级真空度抽取。
可选地，还包括设置在所述第二腔体上的真空规，所述真空规与所述分子泵通过同一条连通管道连接至第二腔体的中空腔体，所述真空规用于测量所述环境腔的真空度。
可选地，还包括支架，所述支架上连接有抱箍压块结构，所述阱壳通过所述抱箍压块结构紧固安装在所述支架上。
可选地，所述阱壳为八面球形腔，其每一侧面均设置有玻璃窗，所述玻璃窗用于投射激光进入所述阱壳的内部。
可选地，所述阱壳的底部设置有物镜窗，所述物镜窗用于使用物镜显示所述阱壳的内部状态。
可选地，所述上腔体的外侧设置有若干电气馈通，所述电气馈通用于输入电源、信号及监测。
可选地，所述第一腔体设置在所述第二腔体顶部，所述制冷机设置在所述第一腔体顶部，所述制冷机从所述第一腔体顶部深入至所述第二腔体内部。
可选地，所述制冷机为所述环境腔提供1K-5K温度的超低温环境。
可选地，所述真空泵为所述环境腔提供10Torr-10-11Torr真空度的超高真空环境。
相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：
本实用新型提供的应用于离子阱的低温真空环境装置，包括阱壳和环境腔，阱壳内部设置有用于囚禁粒子的腔体；环境腔包括分体设计的均具有中空腔体的第一腔体和第二腔体，所述阱壳与所述第二腔体连接且所述阱壳的腔体连接第一腔体的中空腔体，所述第一腔体与所述第二腔体可拆卸连接，所述第一腔体和第二腔体的中空腔体互相连通；所述环境腔上设置有制冷机及真空泵，所述制冷机为所述环境腔提供超低温环境，所述真空泵抽取所述环境腔的真空度为所述环境腔提供超高真空环境。本实用新型提供的应用于离子阱的低温真空环境装置，可以为离子阱装置提供一个超低温超高真空的环境，有利于离子阱技术的发展；并且本装置结构紧凑，安装及拆卸便捷，便于检修和维护；装置功能完善，可靠性高，密封性能优良，能够实现集成化产品，有利于离子阱技术的推广应用。
附图说明
图1为本实用新型的应用于离子阱的低温真空环境装置的立体结构示意图；
图2为本实用新型的应用于离子阱的低温真空环境装置的前视示意图；
图3为本实用新型的应用于离子阱的低温真空环境装置的剖视示意图。
图示说明：
200、环境装置；201、支架；202、阱壳；203、抱箍压块；204、玻璃窗；205、物镜窗；206、环境腔；207、上腔体；208、下腔体；209、法兰；210、制冷机；211、导热端；212、真空泵；213、分子泵；214、离子泵；215、真空规；216、电气馈通。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。
此外，在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”等应做广义理解，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，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。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实用新型中的具体含义。
此外，后续所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
本实用新型提供的应用于离子阱的低温真空环境装置，包括阱壳和环境腔，阱壳内部设置有用于囚禁粒子的腔体；环境腔包括分体设计的均具有中空腔体的第一腔体和第二腔体，所述阱壳与所述第二腔体连接且所述阱壳的腔体连接第一腔体的中空腔体，所述第一腔体与所述第二腔体可拆卸连接，所述第一腔体和第二腔体的中空腔体互相连通；所述环境腔上设置有制冷机及真空泵，所述制冷机为所述环境腔提供超低温环境，所述真空泵抽取所述环境腔的真空度为所述环境腔提供超高真空环境。
如图1-3，本实用新型的实施例提供的应用于离子阱的低温真空环境装置200，包括一个呈八角状的支架201及一个呈八面球形腔状的阱壳202，呈八面球形腔状的阱壳202与呈八角状的支架201对应，支架201上连接有抱箍压块203结构，阱壳202通过抱箍压块203结构紧固安装在支架201上，防止阱壳202震动。阱壳202的内部可以安装离子阱装置(未图示)，阱壳202的每一侧面均设置有玻璃窗204，玻璃窗204用于投射激光进入阱壳202的内部并对离子阱装置的离子进行操控。阱壳202的底部设置有物镜窗205，物镜窗205用于使用物镜显示阱壳202的内部状态，既物镜窗205用于观察离子阱装置的离子状态，便于对离子阱装置的离子进行操控。
进一步地，阱壳202的上部设置有一个环境腔206，环境腔206与阱壳202连通，具体地，阱壳202的上方形成了开口，环境腔206包括紧密连接的上腔体207及下腔体208，上腔体207及下腔体208均为上下开口的腔体，上腔体207及下腔体208可以通过法兰209进行密闭紧固连接并且连通腔体。环境腔206被设置成上腔体207及下腔208的分体式设计，使得环境装置200的安装及拆卸便捷，便于对环境腔206内的元器件进行检修和维护。下腔体208的下部可以通过法兰209与阱壳202密封紧固连接，并且阱壳202的腔体与下腔体208连通，从而形成一个自阱壳202至上腔体207均连通的腔体。需要说明的是，本方案中的法兰209可以是多个不同或相同的法兰209。离子阱装置被安装在阱壳202的底部，既离子阱装置置于环境腔206中，通过将环境腔206形成一个超低温超高真空的环境，实现离子阱装置处于超低温超高真空的环境，在超低温和超真空环境下，离子接近静止状态，利于对离子进行量子方面的研究。
进一步地，上腔体207的顶部安装一个制冷机210，制冷机210的导热端211深入到下腔体208的上部，导热端211可以快速地将环境腔206的温度下降至目标温度并可保持稳定，目标温度可以是从1K-5K温度之间的超低温。具体地，由压缩机(未图示)提供的压缩气体进入制冷机210，制冷机210形成冷源并持续地传导至导热端211，导热端211将环境腔206的温度降低至1K温度以下，最低可以降低到5K的温度，从而在环境腔206内形成一个超低温环境。
进一步地，下腔体208的外侧设置了真空泵212，用于抽取环境腔206的真空度，具体地，真空泵212包括分子泵213及离子泵214，分子泵213及离子泵214分别安装于下腔体208的两侧，分子泵213及离子泵214同样地可以通过法兰209与下腔体208密封紧固连接。分子泵213对环境腔206进行一级真空度抽取，既，分子泵213将环境腔206的真空度抽取至105Torr压强的高真空度。一级真空度抽取后，离子泵214再对环境腔206进行二级真空度抽取，既，离子泵214将环境泵的真空度从105Torr压强继续抽取至10-11Torr压强的超高真空度，从而在环境腔206内形成一个超高真空环境。
进一步地，为了测量环境腔206的真空度，在下腔体208的外侧设置有一个真空规215，真空规215是用来测试真空度的传感器。真空规215可以通过法兰209密封紧固连接，真空规215测量环境腔206的真空度便于核验环境腔206的真空度是否达到超高真空环境的要求，确保离子阱装置的超高真空环境。
进一步地，为了满足离子阱装置在环境腔206中的使用需求，在上腔体207的外侧设置有若干电气馈通216，电气馈通216用于输入电源、信号及监测等，需要说明的是，本方案中的电气馈通216可以是多个相同或不同结构的馈通元件，包含各种传感器所用到的信号线馈通，电源线馈通，测控线馈通等馈通元件。
本实用新型的低温真空环境装置200通过将制冷机210、法兰209、电气馈通216、上腔体207、下腔体208、分子泵213、离子泵214、真空规215以及阱壳202进行了密封组合，形成了结构紧凑，功能完善，可靠性高，密封性能优良的集成化产品，有利于离子阱技术的推广应用。
实施本实用新型的低温真空环境装置200，先用分子泵213将本装置环境腔206内的压强抽取到10Torr，然后再用离子泵214继续抽取到101Torr，用真空规215测试真空度。等真空度达到要求后，本装置顶部的制冷机210通过连接压缩机为制冷机210提供压缩空气制造冷源，冷源持续输入进环境腔206内，温度最低可以达到5K的超低温。在超低温和超真空环境下，离子接近静止状态，可以通过阱壳202侧面的玻璃窗204口投射进激光，对离子进行量子方面的研究，利于离子阱技术的发展。
上述实施方式仅为本实用新型的优选实施方式，不能以此来限定本实用新型保护的范围，本领域的技术人员在本实用新型的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本实用新型所要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种应用于离子阱的低温真空环境装置，其特征在于，包括：阱壳(202)和环境腔(206)，所述阱壳(202)内部设置有用于囚禁粒子的腔体；环境腔(206)包括分体设计的均具有中空腔体的第一腔体(207)和第二腔体(208)，所述阱壳(202)与所述第二腔体(208)连接且所述阱壳(202)的腔体连接第一腔体(207)的中空腔体，所述第一腔体(207)与所述第二腔体(208)可拆卸连接，所述第一腔体(207)和第二腔体(208)的中空腔体互相连通；所述环境腔(206)上设置有制冷机(210)及真空泵(212)，所述制冷机(210)为所述环境腔(206)提供超低温环境，所述真空泵(212)抽取所述环境腔(206)的真空度为所述环境腔(206)提供超高真空环境。
2.如权利要求1所述的应用于离子阱的低温真空环境装置，其特征在于，所述真空泵(212)包括分别对称安装于所述第二腔体(208)两侧的分子泵(213)及离子泵(214)，所述分子泵(213)对所述环境腔(206)进行一级真空度抽取，所述离子泵(214)对所述环境腔(206)进行二级真空度抽取。
3.如权利要求2所述的应用于离子阱的低温真空环境装置，其特征在于，还包括设置在所述第二腔体(208)上的真空规(215)，所述真空规(215)与所述分子泵(213)通过同一条连通管道连接至第二腔体(208)的中空腔体，所述真空规(215)用于测量所述环境腔(206)的真空度。
4.如权利要求1所述的应用于离子阱的低温真空环境装置，其特征在于，还包括支架(201)，所述支架(201)上连接有抱箍压块(203)结构，所述阱壳(202)通过所述抱箍压块(203)结构紧固安装在所述支架(201)上。
5.如权利要求4所述的应用于离子阱的低温真空环境装置，其特征在于，所述阱壳(202)为八面球形腔，其每一侧面均设置有玻璃窗(204)，所述玻璃窗(204)用于投射激光进入所述阱壳(202)的内部。
6.如权利要求1至5任一所述的应用于离子阱的低温真空环境装置，其特征在于，所述阱壳(202)的底部设置有物镜窗(205)，所述物镜窗(205)用于使用物镜显示所述阱壳(202)的内部状态。
7.如权利要求1所述的应用于离子阱的低温真空环境装置，其特征在于，所述第一腔体(207)的外侧设置有若干电气馈通(216)，所述电气馈通(216)用于输入电源、信号及监测。
8.如权利要求1所述的应用于离子阱的低温真空环境装置，其特征在于，所述第一腔体(207)设置在所述第二腔体(208)顶部，所述制冷机(210)设置在所述第一腔体(207)顶部，所述制冷机(210)从所述第一腔体(207)顶部深入至所述第二腔体(208)内部。
9.如权利要求8所述的应用于离子阱的低温真空环境装置，其特征在于，所述制冷机(210)为所述环境腔(206)提供1K-5K温度的超低温环境。
10.如权利要求1所述的应用于离子阱的低温真空环境装置，其特征在于，所述真空泵(212)为所述环境腔(206)提供10-5Torr-10-11Torr真空度的超高真空环境。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202221196744.1U CN217518828U (zh) | 2022-05-17 | 2022-05-17 | 一种应用于离子阱的低温真空环境装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202221196744.1U CN217518828U (zh) | 2022-05-17 | 2022-05-17 | 一种应用于离子阱的低温真空环境装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN217518828U true CN217518828U (zh) | 2022-09-30 |
Family
ID=83389646
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202221196744.1U Active CN217518828U (zh) | 2022-05-17 | 2022-05-17 | 一种应用于离子阱的低温真空环境装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN217518828U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116994790A (zh) * | 2023-09-25 | 2023-11-03 | 国开启科量子技术(安徽)有限公司 | 离子阱装置和量子计算设备 |
| CN118558383A (zh) * | 2024-07-31 | 2024-08-30 | 北京飞斯科科技有限公司 | 大制冷量超低震动超高真空离子阱低温系统及其测量方法 |
-
2022
- 2022-05-17 CN CN202221196744.1U patent/CN217518828U/zh active Active
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116994790A (zh) * | 2023-09-25 | 2023-11-03 | 国开启科量子技术(安徽)有限公司 | 离子阱装置和量子计算设备 |
| CN116994790B (zh) * | 2023-09-25 | 2024-01-05 | 国开启科量子技术(安徽)有限公司 | 离子阱装置和量子计算设备 |
| CN118558383A (zh) * | 2024-07-31 | 2024-08-30 | 北京飞斯科科技有限公司 | 大制冷量超低震动超高真空离子阱低温系统及其测量方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN217518828U (zh) | 一种应用于离子阱的低温真空环境装置 | |
| Larsen | Diffraction studies of crystals at low temperatures–crystallography below 77 K | |
| CN108151961A (zh) | 一种极高真空校准装置及方法 | |
| CN102338711A (zh) | 一种惰性气体萃取和分离的制样系统及其应用 | |
| CN110320389A (zh) | 一种原位物性测试系统及样品安装方法 | |
| JP7332413B2 (ja) | 低温熱伝導率測定装置 | |
| TWI819407B (zh) | 低溫泵系統及其監視方法 | |
| CN107064004B (zh) | 一种液体介质低温环境下光学特性测量光学腔 | |
| JP2888706B2 (ja) | 超電導マグネット | |
| CN206208685U (zh) | 一种采用动态流导法测量材料放气性能的真空测量系统 | |
| CN112038034A (zh) | 一种小型双真空腔体低温超导磁体杜瓦 | |
| CN111487236A (zh) | 一种中能段紧凑型电子束离子阱高电荷态离子光谱装置 | |
| CN111351906A (zh) | 微水传感器温度老化及补偿装置及其测试方法 | |
| CN212433093U (zh) | 微水传感器温度老化及补偿装置 | |
| Welch et al. | Recommended practices for measuring the performance and characteristics of closed-loop gaseous helium cryopumps | |
| CN218981629U (zh) | 高低温台组件 | |
| CN218822416U (zh) | 高低温试验设备及系统 | |
| CN112345179A (zh) | 一种航空航天用零部件生产的气密性检测装置 | |
| RU2304745C1 (ru) | Криостат | |
| CN118558383B (zh) | 大制冷量超低震动超高真空离子阱低温系统及其测量方法 | |
| JPS6119832B2 (zh) | ||
| CN102589231A (zh) | 单制冷系统冰箱 | |
| CN220552801U (zh) | 一种用于低温测试试验的装置 | |
| CN220981648U (zh) | 可移动式速冻冷库 | |
| CN216082838U (zh) | 一种低温环境实验模拟箱 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |