光镊阵列产生系统的制作方法

本申请属于光学，具体涉及一种可应用于装载超冷原子的光镊阵列产生系统。

背景技术：

1、中性超冷原子量子计算机的发展方兴未艾，是当今量子计算机主流物理技术方案之一。目前的主流方案是将超冷原子装载到光镊构成的格点阵列，每个格点中的超冷原子构成一个量子比特，再通过引入长程相互作用实现量子比特的相干操作和纠缠制备。光镊格点通常是用声光偏转器或空间光调制器生成的，声光偏转器受限于可用带宽，每个维度的格点数小于10。而空间光调制器受限于器件的像素数目，目前实现二维阵列格点数在500以内。而使用的大规模量子计算机需要成千上万的量子比特，当前的技术方案是无法满足要求的。

2、量子模拟机也有类似问题，更多的相干原子能够使多体物理模拟结果更接近真实情况。当今量子模拟机原子装载的两种主流技术方案，一种是光晶格，其主要短板是缺乏灵活性。一种是光镊阵列，这种技术灵活性高但是格点数和格点距离都受到限制。从而限制了量子模拟机性能的提高。

3、光镊阵列产生的主流技术方案包括声光调制器方案和空间光调制器方案。两种方案最后都是通过显微物镜将光线聚焦到焦平面形成聚焦光束阵列。因此光线调制器的作用是生成一系列的偏振角度不同的准直光束。声光偏转器用声光效应实现准直光束的偏折，偏折角度和驱动射频频率成正比。声光偏转器相邻格点技术参数有两个限制因素，首先格点间距离要大于聚焦光斑本身，否则导致严重的势阱变形，其次相邻格点若离得很近则频率必须大于一定差值，否则相邻格点间激光干涉效应也会破坏格点结构。这两个限制都要求每个格点占据一定的带宽资源，而目前的技术条件下，可用带宽仅能支持约10个独立的格点。空间光调制器各格点的激光频率是相同的，因此空间光调制器生成的格点距离一般至少3倍于聚焦光斑直径大小。空间光调制器可以看作一个二维光栅，阵列规模越大需要的光束偏折角度也越大，偏折角度越大需要的光栅条纹间距越细，然而空间光调制器的像素大小和数目是有限的。这限制了目前空间光调制器生成的二维光镊阵列格点数在500左右。

技术实现思路

1、本申请实施例提供一种光镊阵列产生系统，旨在解决现有技术中光镊阵列格点数少的技术问题。

2、本申请实施例提供的光镊阵列产生系统，包括：

3、激光器，用于输出激光光束，

4、声光偏转器，用于使激光器发出的激光光束产生不同角度的偏折从而出射具有不同偏折角度的偏折光束，

5、空间光调制器，用于对声光偏转器出射的偏折光束进行调制以生成偏折光束的光束阵列，

6、显微物镜，用于对空间光调制器出射的光束阵列进行聚焦生成光镊阵列。

7、根据本申请的实施方式，光镊阵列产生系统还包括：

8、任意波形发生器，用于对声光偏转器产生具有不同频率的激励，以使声光偏转器出射具有不同偏折角度的偏折光束。

9、根据本申请前述任一实施方式，光镊阵列产生系统还包括：

10、光挡，用于吸收从声光偏转器出射的未被偏折的零级光束。

11、根据本申请前述任一实施方式，光镊阵列产生系统还包括：

12、扩束镜，用于对从声光偏转器出射的偏折光束阵列进行扩束，以使扩束后的偏折光束能够覆盖空间光调制器的入射面。

13、根据本申请前述任一实施方式，光镊阵列产生系统还包括：

14、频谱分析器，用于观察任意波形发生器的频谱。

15、根据本申请前述任一实施方式，光镊阵列产生系统还包括：

16、第一反射镜，设置于激光器与声光偏转器之间的光路上，用于将激光器输出的激光光束反射至声光偏转器。

17、根据本申请前述任一实施方式，光镊阵列产生系统还包括：

18、第二反射镜，设置于声光偏转器与扩束镜之间的光路上，用于将声光偏转器输出的偏折光束反射至扩束镜。

19、根据本申请前述任一实施方式，光镊阵列产生系统还包括：

20、第三反射镜，设置于空间光调制器与显微物镜之间的光路上，用于将空间光调制器出射的光束阵列反射至显微物镜。

21、本申请实施例的光镊阵列产生系统将声光偏转器和空间光调制器相结合，一方面弥补了空间光调制器无法生成近距离光镊格点阵列的缺陷，使光镊格点间可以通过隧穿耦合相互作用直接形成相干多体量子态，或者通过长程的里德堡作用实现更多非最临近格点的间相互作用从而丰富量子比特网络的拓扑结构；另一方面，能够极大的扩展光镊格点阵列规模，满足当前乃至未来的大规模量子计算机和量子模拟器对量子比特资源的需求。

技术特征：

1.光镊阵列产生系统，其特征在于：包括

2.根据权利要求1所述的光镊阵列产生系统，其特征在于：还包括

3.根据权利要求2所述的光镊阵列产生系统，其特征在于：还包括

4.根据权利要求2所述的光镊阵列产生系统，其特征在于：还包括

5.根据权利要求2所述的光镊阵列产生系统，其特征在于：还包括

6.根据权利要求1所述的光镊阵列产生系统，其特征在于：还包括

7.根据权利要求4所述的光镊阵列产生系统，其特征在于：还包括

8.根据权利要求1所述的光镊阵列产生系统，其特征在于：还包括

技术总结本申请属于光学技术领域，具体公开了一种光镊阵列产生系统，旨在解决近距光镊格点产生和光镊阵列格点扩充的问题。系统包括：激光器，用于输出激光光束；声光偏转器，利用声光效应，使激光器发出的激光光束产生出射方向、能量和频率受控的多束激光光束；空间光调制器，用于对声光偏转器出射的光束进行波前相位调制生成光束阵列；显微物镜，用于对空间光调制器出射的光束阵列进行聚焦生成光镊阵列。本系统将声光偏转器和空间光调制器相结合，弥补了空间光调制器无法生成近距离光镊格点阵列的缺陷，使光镊格点间可以通过隧穿耦合相互作用直接形成相干多体量子态；还极大地扩展了光镊格点阵列规模，满足量子计算机和量子模拟器对量子比特资源的需求。技术研发人员：罗先刚,龙云,朱上果受保护的技术使用者：天府兴隆湖实验室技术研发日：技术公布日：2024/6/2