用于囚禁离子量子信息处理的室温极端高真空系统
该团队展示了一种可在室温环境下运行的极限高真空(XHV)系统,该系统专为支持囚禁离子量子处理器的长时间连续操作而设计。背景气体碰撞会中断算法执行甚至导致离子从阱中逃逸,从而限制囚禁离子系统的性能与可扩展性。通过分子流模拟,研究人员优化了真空腔体几何结构、传导路径和泵组配置,以最大化离子位置的有效抽速。基于体扩散过程的定量关系指导,该工作对不锈钢真空组件进行高温热处理以实现目标脱气率,将H₂脱气负载降低至10⁻¹⁵ mbar·l·s⁻¹·cm⁻²量级。热阴极规测量的最终腔体压力为1.5×10⁻¹² mbar(达到该规测量极限)。通过观测混合同位素Yb⁺长离子链中碰撞诱导的重排事件,测得离子位置局部压力为(3.9±0.3)×10⁻¹² mbar(假设所有碰撞源自室温背景H₂分子),对应单离子平均碰撞间隔为(1.9±0.1)小时/离子。该成果在保持室温系统简洁性(无需低温装置)的同时,显著延长了量子处理器的连续运行时间。
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