(19)国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202221221379.5 (22)申请日 2022.05.20 (73)专利权人 国开启科量子技 术 （北京） 有限公 司 地址 100193 北京市海淀区西北旺东路10 号院东区5号楼一层108 专利权人 启科量子技 术 （珠海） 有限公司 (72)发明人 崔恩楠　陈博艾　周卓俊　黄毛毛　 韩琢　罗乐　 (51)Int.Cl. G01N 21/84(2006.01) G01N 21/01(2006.01) G02B 27/00(2006.01) G02B 7/198(2021.01) (ESM)同样的发明创造已同日申请发明 专利 (54)实用新型名称 一种用于囚禁 离子成像的分通道成像系统 (57)摘要 本实用新型公开了一种用 于囚禁离子成像 的分通道成像系统， 包括物镜、 多个目镜系统以 及光电探测模块； 所述物镜的物方视场上具有点 光源， 所述点光源经过所述物镜出射平行光束并 经第一分镜组切换光路； 每条光路上布设有对应 的所述目镜系统， 且不同光路上的所述目镜系统 放大倍数不相同； 所述目镜系统的出射光路上设 有第二分镜组， 通过调整所述第二分镜组将所述 目镜系统的出射光束照射至所述光电探测模块 中进行成像。 本实用新型让多个目镜系统共用单 个大数值孔径的物镜， 并通过切换光路的方式， 改变成像光路的放大倍数， 不仅能够对单个离子 进行高分辨成像， 也能够对离子链整体进行成 像； 且本成像结构具有一定的集成性， 有利于成 像光路的扩 展。 权利要求书1页 说明书5页 附图2页 CN 217586935 U 2022.10.14 CN 217586935 U 1.一种用于囚禁离子成像的分通道成像系统， 其特征在于， 包括物镜、 多个目镜系统以 及光电探测模块； 所述物镜的物方视场上具有点光源， 所述点光源经过所述物镜出射平行光束并经第 一 分镜组切换光路； 每条光路上布设有对应的所述 目镜系统， 且不同光路上 的所述目镜系统 的放大倍数不相同； 所述目镜系统的出射光路上设有第 二分镜组， 通过调 整所述第 二分镜组将所述目镜系 统的出射 光束照射至所述 光电探测模块中进行成像。 2.根据权利要求1所述的用于囚禁离子成像的分通道成像系统， 其特征在于， 所述第 一 分镜组包括第一反射镜以及用于切换光路的第一翻转镜； 所述物镜出射的平行光直接照 射至所述第 一反射镜， 经过所述第 一反射镜的反射进入 该光路所对应的第二目镜系统； 或， 所述物镜出射的平行光经所述第一翻转镜弯折其光路后照射至该光路所对应的第一 目镜系统。 3.根据权利要求2所述的用于囚禁离子成像的分通道成像系统， 其特征在于， 所述物镜 与所述第一 目镜系统的总放大倍数， 和所述物镜与所述第二 目镜系统的总放大倍数相 差5 ～6倍。 4.根据权利要求1所述的用于囚禁离子成像的分通道成像系统， 其特征在于， 所述目镜 系统包括第一透镜和第二透镜， 所述第一透镜和所述第二透镜之间设有针孔； 经所述第一 分镜组出射的平行光经过所述第一透镜会聚至针孔的中心点上， 经过针孔使发散的光束 经 过所述第二透 镜会聚后出射。 5.根据权利要求4所述的用于囚禁离子成像的分通道成像系统， 其特征在于， 所述针孔 的开孔大小＝选择的成像范围 ×(物镜+第一透 镜)组合的放大倍数。 6.根据权利要求3所述的用于囚禁离子成像的分通道成像系统， 其特征在于， 所述第 二 分镜组包括第二反射镜以及用于切换光路的第二翻转镜； 所述第一目镜系统出射的光束依次经过所述第 二反射镜、 所述第 二翻转镜成像至所述 光电探测模块； 所述第二目镜系统出射的光束直接成像至所述 光电探测模块。 7.根据权利要求6所述的用于囚禁离子成像的分通道成像系统， 其特征在于， 所述光电 探测模块包括第三翻转镜、 光子计数器以及图像传感器； 基于所述第三翻转镜将从所述第 二翻转镜出射的光束照射至所述 光子计数器或所述图像传感器中。 8.根据权利要求7所述的用于囚禁离子成像的分通道成像系统， 其特征在于， 所述第 三 翻转镜至所述光子计数器的光 程， 与所述第三翻转镜 至所述图像传感器的光 程相等。 9.根据权利要求7所述的用于囚禁离子成像的分通道成像系统， 其特征在于， 还包括位 移控制器， 所述位移控制器分别与所述第一翻转镜、 所述第二翻转镜和所述第三翻转镜相 连接， 用于分别控制所述第一翻转镜、 所述第二翻转镜和所述第三翻转镜的翻转角度。 10.根据权利要求9所述的用于囚禁离子成像的分通道成像系统， 其特征在于， 所述第 一反射镜、 第二反射镜、 所述第一翻转镜、 所述第二翻转镜和所述第三翻转镜均以90 °角弯 折其所在光路。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 217586935 U 2一种用于囚禁 离子成像的分通道成像系统 技术领域 [0001]本实用新型涉及光学成像领域， 尤其涉及 一种用于囚禁离子成像的分通道成像系 统。 背景技术 [0002]随着量子计算机发展的热潮， 离子阱系统被认为是最有前景做成量子计算机的一 种方案， 即离子阱量子计算机。 使用离子阱系统执行在量子计算中用到的量子算法的运算 过程需要多个作为量子比特 的离子同时参与， 这需要离子阱系统事先囚禁住一串离子， 形 成离子链。 目前， 囚禁的离子链能够囚禁多达8 0个离子， 但可用来执行量子计算只有中间十 几个离子。 而位于中间的十几个离子的状态和空间位置需要被准确 地观察和探测， 才可检 验囚禁效果和系统效能， 并计算离 子阱系统执 行量子算法的保真度。 [0003]为了获得较好的囚禁效果， 对单个离子和离子链成像需要不同放大倍数的成像光 路才可准确观察和探测其状态； 但是， 在搭建和日常调试离子阱系统时， 通常只搭建包含一 套固定放大倍数 的成像光路， 满足不同的成像需求要么手动更换成像光路， 要么牺牲成像 效果， 无法同时实现对单个离子和离子链的高精度成像需求。 而手动更换、 装配、 调试成像 系统是一件非常耗时耗力的事情， 难以保证精确度。 成像系统如何同时兼容对单个离子和 离子链的良好成像是有 待解决的问题。 实用新型内容 [0004]为了克服现有技术的不足， 本实用新型提供一种用于囚禁离子成像的分通道成像 系统， 通过切换光路的方式改变光路放大倍数， 实现对单个离子或者离子链的成像， 保证精 准度的同时还可简化手动更 换成像光路的步骤。 [0005]本实用新型采用如下技 术方案实现： [0006]一种用于囚禁离子成像的分通道成像系统， 包括物镜、 多个目镜系统 以及光电探 测模块； [0007]所述物镜的物方视场上具有点光源， 所述点光源经过所述物镜出射平行光束并经 第一分镜组切换光路； 每条光路上布设有对应的所述 目镜系统， 且不同光路上 的所述目镜 系统的放大倍数不相同； [0008]所述目镜系统的出射光路上设有第二分镜 组， 通过调整所述第二分镜 组将所述目 镜系统的出射 光束照射至所述 光电探测模块中进行成像。 [0009]进一步地， 所述第一分镜组包括第一反射镜以及用于切换光路的第一翻转镜； [0010]所述物镜出射的平行光直接照射至所述第一反射镜， 经过所述第一反射镜的反射 进入该光路所对应的第二目镜系统； 或， [0011]所述物镜出射的平行光经所述第一翻转镜弯折其光路后照射至该光路所对应的 第一目镜系统。 [0012]进一步地， 所述物镜与所述第一目镜系统的总放大倍数， 和所述物镜与所述第二说　明　书 1/5 页 3 CN 217586935 U 3