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使用多级信息载体（也称为量子比特）是探索量子计算设备可扩展性的一条有前途的途径。在这里，我们介绍了一种量子处理器寄存器的原理验证实现，该寄存器使用线性阱中的光寻址 171 Yb + 离子量子比特。171 Yb + 离子的丰富能级结构允许使用 435.5 nm 四极时钟跃迁的塞曼子能级进行高效且稳健的量子比特编码。我们展示了由单量子比特旋转和双量子比特 Mølmer-Sørensen 操作组成的通用门集的实现，该操作使用双量子系统，形式上等同于基于通用门的四量子比特处理器。我们的研究结果为进一步研究使用基于捕获离子的处理器更有效地实现量子算法铺平了道路，特别是探索 171 Yb + 离子量子比特的性质。
arXiv:2210.09121v1 [quant-ph] 2022 年 10 月 17 日
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