经典计算机的历史是从使用真空管的初始概念验证，到最终完善的现代硅基架构而发展起来的。现在，量子计算机正从概念验证转向实用设计，并且正处于扩展到越来越多相干、连接良好的量子比特的阶段。自从 Cirac 和 Zoller 证明了一种将任意幺正运算应用于离子线性阵列的可行方法 [1] 以来，离子量子计算机一直是量子计算发展的有力竞争者。最近，霍尼韦尔 [2] 和 IonQ [3] 推出了两台使用镱的工业量子计算机。这些计算机采用镱同位素离子 171 Yb + 最外层 S 壳层的价电子来编码量子比特的状态。有两种相互竞争的架构：MUSIQC 和 QCCD [4,5]。为什么要使用稀土元素呢？ [Xe] 4f 14 6s 1 电子构型之所以具有吸引力，是因为它通过使用 P 轨道实现了超精细到光学的耦合。此外，它相当容易实现。有几种元素和同位素可能适合这种构型。为什么特别选择 171 Yb +？选择这种同位素的动机是需要核自旋 1/2、观测稳定性和一阶塞曼不敏感时钟状态。可以考虑放射性同位素，但同位素必须足够稳定和普遍，以便与典型的金属源隔离。此外，我们要求电离能合理，电离原子带正电。171 Yb + 是唯一满足这些限制的同位素。