DE102023126504B3 - Method, system, ion trap, computer program, and computer-readable storage medium for determining a shape of two permanent magnets incorporated into an ion trap - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Ermittlung einer Form von zwei Permanentmagneten (2), die in einer Ionenfalle (1) eingebaut sind, umfassend
- Bereitstellen einer ersten Funktion, die charakteristisch ist für eine beliebige Form der zwei Permanentmagnete (2) in lateralen Richtungen und mit einer vorbestimmten Dicke (6) in vertikaler Richtung, und
- Bereitstellen einer von der ersten Funktion abhängigen zweiten Funktion, die charakteristisch ist für ein von den zwei Permanentmagneten (2) erzeugtes Magnetfeld,
- Bereitstellen einer ersten Nebenbedingung, die charakteristisch ist für einen vorbestimmten Punkt (7) in lateraler und vertikaler Richtung, an dem das Magnetfeld verschwinden muss,
- Ermitteln eines Extremums eines Funktionals, das von der ersten Nebenbedingung abhängt, wobei die Funktion von der zweiten Funktion abhängt, und
- Ermitteln der Form der zwei Permanentmagnete (2) in Abhängigkeit von dem Extremum, so dass ein Gradient von Größen des Magnetfeldes über den zwei Permanentmagneten (2) maximiert ist, wobei das Magnetfeld an dem vorbestimmten Punkt (7) verschwindet.
Ferner werden ein System, eine Ionenfalle (1), ein Computerprogramm und ein computerlesbares Speichermedium bereitgestellt.
- providing a first function which is characteristic of any shape of the two permanent magnets (2) in lateral directions and with a predetermined thickness (6) in the vertical direction, and
- providing a second function dependent on the first function, which is characteristic of a magnetic field generated by the two permanent magnets (2),
- providing a first constraint characteristic of a predetermined point (7) in lateral and vertical directions at which the magnetic field must disappear,
- Determining an extremum of a functional that depends on the first constraint, where the function depends on the second function, and
- determining the shape of the two permanent magnets (2) as a function of the extremum, so that a gradient of magnitudes of the magnetic field across the two permanent magnets (2) is maximized, the magnetic field vanishing at the predetermined point (7).
Furthermore, a system, an ion trap (1), a computer program and a computer-readable storage medium are provided.
Description
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Verfahren, ein System, ein Computerprogramm und ein computerlesbares Speichermedium zur Ermittlung einer Form von zwei in einer Ionenfalle eingebauten Permanentmagneten sowie einer Ionenfalle.The present disclosure relates to a method, a system, a computer program and a computer-readable storage medium for determining a shape of two permanent magnets incorporated in an ion trap and an ion trap.
Die Druckschrift
Eine zu lösende Aufgabe ist es, ein Verfahren bereitzustellen, mit dem eine Form zweier Magnete einer Ionenfalle hinsichtlich ihres Magnetfeldes optimiert wird. Weiterhin sollen eine Ionenfalle mit solchen Magneten sowie ein System, ein Computerprogramm und ein computerlesbares Speichermedium zur Durchführung eines solchen Verfahrens bereitgestellt werden.One problem to be solved is to provide a method for optimizing the shape of two magnets of an ion trap with respect to their magnetic field. Furthermore, an ion trap with such magnets, as well as a system, a computer program, and a computer-readable storage medium for implementing such a method, are to be provided.
Die Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen, Umsetzungen und Weiterentwicklungen sind Gegenstand der jeweiligen abhängigen Ansprüche.The problem is solved by the subject matter of the independent claims. Advantageous embodiments, implementations, and further developments are the subject matter of the respective dependent claims.
Es wird ein Verfahren zur Ermittlung einer Form von zwei Permanentmagneten beschrieben, die in einer Ionenfalle eingebaut sind. Insbesondere ist die Ionenfalle dazu ausgebildet mindestens ein Ion einzuschließen und/oder einen elektronischen Zustand des mindestens einen Ions zu verändern, insbesondere um eine Quantenberechnung mit mindestens zwei Ionen durchzuführen. Die Ionenfalle kann eine Paul-Falle, eine lineare Ionenfalle, eine Oberflächen-Ionenfalle und/oder eine Mehrschicht-Ionenfalle sein. Beispielsweise umfasst die Ionenfalle einen Satz von Elektroden. An die Elektroden wird beispielsweise eine Hochfrequenzspannung angelegt, so dass ein zeitlich veränderliches elektrisches Feld bereitgestellt wird, das dazu ausgebildet ist das Ion einzuschließen und/oder zu verändern. Insbesondere sind das Ion oder die Ionen entlang einer Einfangachse lokalisiert. Zum Beispiel überschneidet sich das Ion, insbesondere jedes der Ionen, mit der Einfangachse und/oder oszilliert um die Einfangachse. Beispielsweise sind die Ionen in einer Ionenkette entlang der Einfangachse angeordnet.A method is described for determining a shape of two permanent magnets incorporated in an ion trap. In particular, the ion trap is designed to confine at least one ion and/or change an electronic state of the at least one ion, in particular to perform a quantum calculation with at least two ions. The ion trap can be a Paul trap, a linear ion trap, a surface ion trap, and/or a multilayer ion trap. For example, the ion trap comprises a set of electrodes. For example, a radio-frequency voltage is applied to the electrodes so that a time-varying electric field is provided that is designed to confine and/or change the ion. In particular, the ion or ions are localized along a trapping axis. For example, the ion, in particular each of the ions, overlaps with the trapping axis and/or oscillates around the trapping axis. For example, the ions are arranged in an ion chain along the trapping axis.
Die zwei Permanentmagnete sind von der Einfangachse beabstandet. Die zwei Permanentmagnete sind dazu ausgebildet ein Magnetfeld zu erzeugen, insbesondere in einem Bereich um die Einfangachse, der von den zwei Permanentmagneten beabstandet ist.The two permanent magnets are spaced apart from the capture axis. The two permanent magnets are designed to generate a magnetic field, particularly in a region around the capture axis that is spaced apart from the two permanent magnets.
Eine erste Funktion wird bereitgestellt, die für eine beliebige Form der zwei Permanentmagnete in lateralen Richtungen charakteristisch ist, wobei die zwei Permanentmagnete eine vorbestimmte Dicke in vertikaler Richtung aufweisen. Die erste Funktion umfasst Variablen und/oder Parameter, die charakteristisch für die beliebige Form sind, wobei die beliebige Form insbesondere eine kontinuierliche und geschlossene Außenkante in lateralen Richtungen aufweist. Die erste Funktion ist in einem dreidimensionalen euklidischen Raum mit einer x-Achse, einer y-Achse und einer z-Achse definiert, die orthogonal zueinander stehen. Die lateralen Richtungen sind durch die x-Achse und die y-Achse gebildet und die vertikale Richtung ist durch die z-Achse gebildet.A first function is provided that is characteristic of an arbitrary shape of the two permanent magnets in lateral directions, wherein the two permanent magnets have a predetermined thickness in the vertical direction. The first function comprises variables and/or parameters that are characteristic of the arbitrary shape, wherein the arbitrary shape in particular has a continuous and closed outer edge in lateral directions. The first function is defined in a three-dimensional Euclidean space with an x-axis, a y-axis, and a z-axis that are orthogonal to each other. The lateral directions are formed by the x-axis and the y-axis, and the vertical direction is formed by the z-axis.
Insbesondere sind die zwei Permanentmagnete mit einem ersten Permanentmagneten und einem zweiten Permanentmagneten gebildet, die in lateralen Richtungen voneinander beabstandet sind. Eine erste Unterfunktion ist zum Beispiel charakteristisch für eine Form des ersten Permanentmagneten in lateralen Richtungen. Eine zweite Unterfunktion ist beispielsweise charakteristisch für eine Form des zweiten Permanentmagneten, die insbesondere spiegelsymmetrisch zur Form des ersten Permanentmagneten ist. Die erste Unterfunktion und die zweite Unterfunktion bilden die erste Funktion.In particular, the two permanent magnets are formed by a first permanent magnet and a second permanent magnet, which are spaced apart from each other in lateral directions. A first subfunction is, for example, characteristic of a shape of the first permanent magnet in lateral directions. A second subfunction is, for example, characteristic of a shape of the second permanent magnet that is, in particular, mirror-symmetrical to the shape of the first permanent magnet. The first subfunction and the second subfunction form the first function.
Die Permanentmagnete weisen jeweils eine Deckfläche und eine der Deckfläche gegenüberliegende Bodenfläche auf. Die Deckfläche und die Bodenfläche erstrecken sich beispielsweise ausschließlich in lateralen Richtungen. Die Deckfläche und die Bodenfläche sind mit einer Seitenfläche verbunden, die senkrecht zur Deckfläche und zur Bodenfläche angeordnet ist. Die Seitenflächen sind in lateralen Richtungen entsprechend der willkürlichen Form ausgebildet. Insbesondere handelt es sich bei den Permanentmagneten um planare Permanentmagnete. The permanent magnets each have a top surface and a bottom surface opposite the top surface. The top surface and the bottom surface extend, for example, exclusively in lateral directions. The top surface and the bottom surface are connected by a side surface arranged perpendicular to the top surface and the bottom surface. The side surfaces are formed in lateral directions according to the arbitrary shape. In particular, the permanent magnets are planar permanent magnets.
Insbesondere ist die vorbestimmte Dicke des ersten Permanentmagneten gleich der vorbestimmten Dicke des zweiten Permanentmagneten. Die vorbestimmte Dicke beträgt mindestens 1 Mikrometer und höchstens 500 Mikrometer, etwa 10 Mikrometer.In particular, the predetermined thickness of the first permanent magnet is equal to the predetermined thickness of the second permanent magnet. The predetermined thickness is at least 1 micrometer and at most 500 micrometers, approximately 10 micrometers.
Eine von der ersten Funktion abhängigen zweite Funktion wird bereitgestellt, wobei die zweite Funktion charakteristisch für ein von den zwei Permanentmagneten erzeugtes Magnetfeld ist. Beispielsweise umfasst die zweite Funktion weitere Variablen und/oder weitere Parameter, die für das von den Permanentmagneten erzeugte Magnetfeld mit der beliebigen Form gemäß der ersten Funktion charakteristisch sind.A second function dependent on the first function is provided, wherein the second function is characteristic of a magnetic field generated by the two permanent magnets. For example, the second function comprises further variables and/or further parameters that are characteristic of the magnetic field generated by the permanent magnets. with any shape according to the first function are characteristic.
Die Permanentmagnete weisen z.B. eine homogene Magnetisierung auf. Das Magnetfeld wird in Abhängigkeit von einer Form der Permanentmagnete erzeugt. Zum Beispiel ist ein Gradient von Größen des Magnetfeldes für unterschiedliche Positionen auf der Einfangachse charakteristisch für einen Magnetfeldgradienten entlang der Einfangachse, insbesondere in Abhängigkeit von der Form.Permanent magnets, for example, exhibit a homogeneous magnetization. The magnetic field is generated depending on the shape of the permanent magnets. For example, a gradient of the magnetic field magnitudes for different positions on the capture axis is characteristic of a magnetic field gradient along the capture axis, particularly depending on the shape.
Beispielsweise kann ein Teil des Magnetfeldes eines kleinen (dx, dy) Segments der Permanentmagnete als Feld eines magnetischen Dipols berechnet werden. Ein Gesamtmagnetfeld der Permanentmagnete in einem beliebigen Punkt im Raum x, y und z wird z.B. als Integral über alle kleinen Segmente der Permanentmagnete berechnet. Der Magnetfeldgradient kann in ähnlicher Weise als Integral berechnet werden.For example, a portion of the magnetic field of a small (dx, dy) segment of the permanent magnets can be calculated as the field of a magnetic dipole. The total magnetic field of the permanent magnets at any point in x, y, and z space, for example, is calculated as an integral over all small segments of the permanent magnets. The magnetic field gradient can be calculated as an integral in a similar way.
Eine erste Nebenbedingung wird bereitgestellt, die charakteristisch für einen vorbestimmten Punkt in lateraler und vertikaler Richtung ist, an dem das Magnetfeld verschwinden muss.A first constraint is provided which is characteristic of a predetermined point in lateral and vertical directions at which the magnetic field must vanish.
Insbesondere ist der vorbestimmte Punkt in vertikaler Richtung oberhalb der Deckflächen der Permanentmagnete angeordnet. Beispielsweise ist der vorbestimmte Punkt in lateraler Richtung zwischen den zwei Permanentmagneten angeordnet. Dieser vorbestimmte Punkt überschneidet sich in der Draufsicht nicht mit den Permanentmagneten in lateralen Richtungen. Das Magnetfeld weist insbesondere eine Größe auf, die an dem vorbestimmten Punkt Null ist.In particular, the predetermined point is arranged vertically above the top surfaces of the permanent magnets. For example, the predetermined point is arranged laterally between the two permanent magnets. This predetermined point does not overlap with the permanent magnets in lateral directions in plan view. In particular, the magnetic field has a magnitude that is zero at the predetermined point.
Ein vorbestimmter Abstand in vertikaler Richtung zwischen dem vorbestimmten Punkt und den Deckflächen ist beispielsweise mindestens dreimal so groß wie die vorbestimmte Dicke der Permanentmagnete. Beispielsweise beträgt der vorbestimmte Abstand des vorbestimmten Punktes mindestens 20 Mikrometer und höchstens 1 mm, etwa 100 Mikrometer.A predetermined distance in the vertical direction between the predetermined point and the cover surfaces is, for example, at least three times the predetermined thickness of the permanent magnets. For example, the predetermined distance of the predetermined point is at least 20 micrometers and at most 1 mm, approximately 100 micrometers.
Ein Extremum eines Funktionals wird in Abhängigkeit von der ersten Nebenbedingung ermittelt, wobei das Funktional von der zweiten Funktion abhängt.An extremum of a functional is determined depending on the first constraint, where the functional depends on the second function.
Beispielsweise wird eine Lagrange-Funktion definiert, die von dem Funktional und der ersten Nebenbedingung abhängt. Insbesondere werden auf der Grundlage der Lagrange-Funktion Euler-Lagrange-Gleichungen berechnet, bei denen es sich um eine Reihe von Differentialgleichungen handelt. Die Euler-Lagrange-Gleichungen werden verwendet, um eine für die Form der Permanentmagnete charakteristische Ergebnisfunktion zu finden, die das Funktional unter Berücksichtigung der ersten Nebenbedingung extremisiert. Dies bedeutet, dass das Extremum beispielsweise charakteristisch für die Ergebnisfunktion ist. For example, a Lagrange function is defined that depends on the functional and the first constraint. Specifically, Euler-Lagrange equations, which are a set of differential equations, are calculated based on the Lagrange function. The Euler-Lagrange equations are used to find a result function characteristic of the shape of the permanent magnets, which extremizes the functional while taking the first constraint into account. This means that the extremum, for example, is characteristic of the result function.
Die erste Nebenbedingung wird z. B. mit Hilfe einer Methode von Lagrange-Multiplikatoren einbezogen.The first constraint is included, for example, using a method of Lagrange multipliers.
Die Euler-Lagrange-Gleichung kann beispielsweise analytisch gelöst werden, und die Ergebnisfunktion wird in impliziter Form erhalten, repräsentiert durch f(x,y) = 0.For example, the Euler-Lagrange equation can be solved analytically, and the result function is obtained in implicit form, represented by f(x,y) = 0.
Die Form der zwei Permanentmagnete wird in Abhängigkeit von dem Extremum ermittelt, so dass ein Gradient von Größen des Magnetfeldes über den zwei Permanentmagneten maximiert ist, wobei das Magnetfeld an dem vorbestimmten Punkt verschwindet. Insbesondere wird die Form auf der Grundlage der Ergebnisfunktion ermittelt, die das Funktional extremisiert. Bei einer solchen Form der zwei Permanentmagnete ist der Gradient von Größen des Magnetfeldes entlang der Einfangachse maximiert.The shape of the two permanent magnets is determined as a function of the extremum such that the gradient of the magnetic field magnitudes across the two permanent magnets is maximized, with the magnetic field vanishing at the predetermined point. Specifically, the shape is determined based on the result function that extremizes the functional. With such a shape of the two permanent magnets, the gradient of the magnetic field magnitudes along the capture axis is maximized.
Das hier beschriebene Verfahren wird beispielsweise in der angegebenen Reihenfolge durchgeführt. Das hierin beschriebene Verfahren ist beispielsweise ein computerimplementiertes Verfahren.For example, the method described here is performed in the order specified. The method described here is, for example, a computer-implemented method.
Magnetfeldgradienten werden insbesondere bei bestimmten Arten von Quantencomputern und in anderen Bereichen, z. B. der Quantenmetrologie, eingesetzt.Magnetic field gradients are used in particular in certain types of quantum computers and in other fields, such as quantum metrology.
Eine Idee des hier beschriebenen Verfahrens ist es unter anderem, die Form der Permanentmagnete so zu ermitteln, dass sich ein maximaler Gradient in einem Abstand über den Permanentmagneten ergibt. Vorteilhafterweise funktioniert das Verfahren für eine beliebige Magnetisierungsrichtung der Permanentmagnete. Vorteilhaft funktioniert das Verfahren ferner, um den Gradienten einer bestimmten Magnetfeldkomponente oder den Gradienten einer Projektion des Magnetfeldes auf eine beliebige Richtung zu optimieren.One idea behind the method described here is to determine the shape of the permanent magnets in such a way that a maximum gradient is achieved at a distance across the permanent magnets. Advantageously, the method works for any magnetization direction of the permanent magnets. The method also works advantageously to optimize the gradient of a specific magnetic field component or the gradient of a projection of the magnetic field in any direction.
Gemäß mindestens einer Ausführungsform des Verfahrens werden die zwei Permanentmagnete mit der ermittelten Form in die Ionenfalle eingebaut. Dies bedeutet, dass der Gradient von Größen des Magnetfeldes an der Einfangachse maximiert ist. Vorteilhafterweise ist eine Resonanzfrequenz jedes der Ionen an der Einfangachse, auf die der Magnetfeldgradient wirkt, aufgrund des Gradienten für jedes eingefangene Ion einzigartig.According to at least one embodiment of the method, the two permanent magnets with the determined shape are incorporated into the ion trap. This means that the gradient of magnetic field magnitudes along the capture axis is maximized. Advantageously, a resonance frequency of each of the ions along the capture axis, which is subject to the magnetic field gradient, is unique for each trapped ion due to the gradient.
Gemäß mindestens einer Ausführungsform des Verfahrens sind die Magnetisierungsrichtungen der Permanentmagnete gleich zueinander. Die Magnetisierungsrichtung ist charakteristisch für eine vorherrschende Orientierung von magnetischen Momenten eines Materials der Permanentmagnete. Beispielsweise ist das Material der Permanentmagnete einander gleich und das Material ist gleichmäßig magnetisiert. Insbesondere zeigen die Magnetisierungsrichtungen in dieselbe Richtung.According to at least one embodiment of the method, the magnetization directions of the permanent magnets are identical to one another. The magnetization direction is characteristic of a predominant orientation of magnetic moments of a material of the permanent magnets. For example, the material of the permanent magnets is identical to one another and the material is uniformly magnetized. In particular, the magnetization directions point in the same direction.
Beispielsweise sind die Magnetisierungsrichtung des ersten Permanentmagneten und die Magnetisierungsrichtung des zweiten Permanentmagneten senkrecht zu lateralen Richtungen, d.h. entlang der vertikalen Richtung ausgerichtet. Zum Beispiel zeigt die Magnetisierungsrichtung von den Permanentmagneten weg in Richtung der Einfangachse.For example, the magnetization direction of the first permanent magnet and the magnetization direction of the second permanent magnet are perpendicular to lateral directions, i.e., along the vertical direction. For example, the magnetization direction points away from the permanent magnets toward the capture axis.
Gemäß mindestens einer Ausführungsform des Verfahrens wird eine zweite Nebenbedingung bereitgestellt, die für eine vorbestimmte maximale Ausdehnung der mindestens zwei Permanentmagnete in lateralen Richtungen charakteristisch ist, und das Extremum des Funktionals in Abhängigkeit von der ersten Nebenbedingung und der zweiten Nebenbedingung ermittelt wird. Insbesondere, wenn die zweite Nebenbedingung eine vorbestimmte maximale Oberfläche der Permanentmagnete und die vorbestimmte Dicke der Permanentmagnete ist, stellt die zweite Nebenbedingung eine zusätzliche Bedingung eines begrenzten Volumens der Permanentmagnete dar.According to at least one embodiment of the method, a second constraint is provided that is characteristic of a predetermined maximum extension of the at least two permanent magnets in lateral directions, and the extremum of the functional is determined as a function of the first constraint and the second constraint. In particular, if the second constraint is a predetermined maximum surface area of the permanent magnets and the predetermined thickness of the permanent magnets, the second constraint represents an additional condition of a limited volume of the permanent magnets.
Die vorbestimmte maximale Ausdehnung ist beispielsweise mindestens 10 Mikrometer und höchstens 2 mm, etwa 300 Mikrometer.The predetermined maximum dimension is, for example, at least 10 micrometers and at most 2 mm, about 300 micrometers.
Vorteilhafterweise wird ein maximaler Gradient von Größen des Magnetfeldes für eine vorbestimmte Menge an magnetischem Material in einem vorbestimmten Abstand erreicht.Advantageously, a maximum gradient of magnetic field magnitudes is achieved for a predetermined amount of magnetic material at a predetermined distance.
Gemäß mindestens einer Ausführungsform des Verfahrens ist das Extremum charakteristisch für eine Ergebnisfunktion, die von mindestens einem Koeffizienten abhängt, und zur Ermittlung des Koeffizienten wird die Ergebnisfunktion in die erste Nebenbedingung und/oder die zweite Nebenbedingung substituiert.According to at least one embodiment of the method, the extremum is characteristic of a result function which depends on at least one coefficient, and to determine the coefficient, the result function is substituted into the first constraint and/or the second constraint.
Gemäß mindestens einer Ausführungsform des Verfahrens ist die Form der mindestens zwei Permanentmagnete abhängig von der Ergebnisfunktion und dem mindestens einen Koeffizienten.According to at least one embodiment of the method, the shape of the at least two permanent magnets depends on the result function and the at least one coefficient.
Darüber hinaus wird ein System zur Ermittlung einer Form von mindestens zwei in einer Ionenfalle eingebauten Permanentmagneten beschrieben. Das System ist dazu ausgebildet das hier beschriebene Verfahren durchzuführen. Daher werden alle Merkmale und Ausführungsformen, die im Zusammenhang mit dem Verfahren offenbart werden, auch im Zusammenhang mit dem System offenbart und umgekehrt. Bei dem System kann es sich insbesondere um einen Personal Computer mit einer grafischen Benutzeroberfläche, GUI, handeln. Die GUI ist dazu ausgebildet Eingaben zu empfangen, wie zumindest eine der vorbestimmten Dicke der Permanentmagnete, der vorbestimmte Abstand des vorbestimmten Punktes, Materialparameter der Permanentmagnete.Furthermore, a system for determining a shape of at least two permanent magnets installed in an ion trap is described. The system is configured to carry out the method described here. Therefore, all features and embodiments disclosed in connection with the method are also disclosed in connection with the system, and vice versa. The system can, in particular, be a personal computer with a graphical user interface (GUI). The GUI is configured to receive inputs, such as at least one of the predetermined thickness of the permanent magnets, the predetermined distance of the predetermined point, and material parameters of the permanent magnets.
Zusätzlich wird eine Ionenfalle beschrieben. Die Ionenfalle umfasst zwei Permanentmagneten, deren Form mit dem hier beschriebenen Verfahren ermittelt ist. Daher werden alle Merkmale und Ausführungsformen, die im Zusammenhang mit dem Verfahren offenbart werden, auch im Zusammenhang mit der Ionenfalle offenbart und umgekehrt. Gemäß einer Ausführungsform sind die mindestens zwei Permanentmagnete auf einem Substrat der Ionenfalle angeordnet.Additionally, an ion trap is described. The ion trap comprises two permanent magnets, the shape of which is determined using the method described here. Therefore, all features and embodiments disclosed in connection with the method are also disclosed in connection with the ion trap, and vice versa. According to one embodiment, the at least two permanent magnets are arranged on a substrate of the ion trap.
Darüber hinaus wird ein Computerprogramm beschrieben, das Anweisungen umfasst, die, wenn das Computerprogramm von einem Computer ausgeführt wird, das Computerprogramm veranlassen, das hier beschriebene Verfahren auszuführen.Furthermore, a computer program is described which comprises instructions which, when the computer program is executed by a computer, cause the computer program to carry out the method described herein.
Ferner wird ein computerlesbares Speichermedium angegeben, auf dem das hier beschriebene Computerprogramm gespeichert ist.Furthermore, a computer-readable storage medium is specified on which the computer program described here is stored.
Im Folgenden werden das Verfahren und die Ionenfalle unter Bezugnahme auf Ausführungsbeispiele und die zugehörigen Figuren näher erläutert.
-
1 zeigt ein Flussdiagramm des Verfahrens zur Ermittlung der Form von zwei Permanentmagneten in einer Ionenfalle gemäß einem Ausführungsbeispiel. -
2 zeigt eine Ionenfalle gemäß einem Ausführungsbeispiel.
-
1 shows a flowchart of the method for determining the shape of two permanent magnets in an ion trap according to an embodiment. -
2 shows an ion trap according to an embodiment.
Elemente, die identisch oder ähnlich sind oder die gleiche Wirkung haben, sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Proportionen der in den Figuren dargestellten Elemente sind nicht als maßstabsgetreu anzusehen. Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder zur besseren Verständlichkeit übertrieben groß dargestellt sein.Elements that are identical or similar, or have the same effect, are provided with the same reference numerals in the figures. The figures and the proportions of the elements depicted in the figures are not to be considered to scale. Rather, individual elements may be exaggerated for clarity and/or clarity.
Die Verfahrensstufe S1 gemäß dem Ausführungsbeispiel der
In Verfahrensstufe S2 wird eine zweite Funktion in Abhängigkeit von der ersten Funktion bereitgestellt, wobei die zweite Funktion charakteristisch für ein von den zwei Permanentmagneten 2 erzeugtes Magnetfeld ist.In process step S2, a second function is provided as a function of the first function, wherein the second function is characteristic of a magnetic field generated by the two
In Verfahrensstufe S3 wird eine erste Nebenbedingung bereitgestellt, wobei die erste Nebenbedingung charakteristisch für einen vorbestimmten Punkt 7 in lateraler Richtung und vertikaler Richtung ist, an dem das Magnetfeld verschwinden muss.In process step S3, a first constraint is provided, wherein the first constraint is characteristic of a
Ein Extremum eines Funktionals wird ermittelt, wobei das Funktional in der Verfahrensstufe S4 von der zweiten Funktion abhängig ist, wobei die Ermittlung von der ersten Nebenbedingung abhängig ist.An extremum of a functional is determined, whereby the functional depends on the second function in the process step S4, whereby the determination depends on the first constraint.
Schließlich wird in der Verfahrensstufe S5 die Form der zwei Permanentmagnete 2 ermittelt, wobei die Ermittlung von dem Extremum abhängt, so dass ein Gradient von Größen des Magnetfeldes über den zwei Permanentmagneten maximiert ist, wobei das Magnetfeld an dem vorbestimmten Punkt 7 verschwindet.Finally, in process step S5, the shape of the two
Die Ionenfalle 1 in Verbindung mit dem Ausführungsbeispiel von
Der vorbestimmte Punkt 7 ist oberhalb und zwischen dem ersten Permanentmagneten 3 und dem zweiten Permanentmagneten 4 in einem vorbestimmten Abstand in vertikaler Richtung z angeordnet.The
HinweisschilderInformation signs
- 11
- IonenfalleIon trap
- 22
- Permanentmagnetpermanent magnet
- 33
- erster Permanentmagnetfirst permanent magnet
- 44
- zweiter Permanentmagnetsecond permanent magnet
- 55
- SubstratSubstrat
- 66
- vorbestimmte Dickepredetermined thickness
- 77
- vorgegebener Punktgiven point
- S1..S6S1..S6
- VerfahrensstufenProcess steps
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