CN116011577A - 一种实现量子操作的方法和装置 - Google Patents

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CN116011577A CN202111215599.7A CN202111215599A CN116011577A CN 116011577 A CN116011577 A CN 116011577A CN 202111215599 A CN202111215599 A CN 202111215599A CN 116011577 A CN116011577 A CN 116011577A
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Abstract

本文公开一种实现量子操作的方法和装置，本发明实施例选择包含第一长寿命能级和第二长寿命能级的离子量子比特，第一长寿命能级和第二长寿命能级均包含两个以上用于量子比特编码的子能级；通过对第一连续激光进行频率调整，获得包含两个频率成分的用于量子比特状态的相干转移、单比特量子逻辑门和双比特量子逻辑门的构建的第二连续激光；根据需要执行的量子操作调整第二连续激光的参数，实现了根据需执行的量子操作获得相应的用于执行量子操作的激光；通过同一波长的激光实现了量子比特状态的相干转移、单比特量子逻辑门和双比特量子逻辑门，简化了系统组成。

Description

一种实现量子操作的方法和装置
技术领域
本文涉及但不限于量子计算机技术，尤指一种实现量子操作的方法和装置。
背景技术
量子计算机是一种使用量子逻辑进行通用计算的设备。量子计算机的基础逻辑单元是由遵守量子力学原理的量子比特构成，大量相互作用的量子比特可以在物理上实现量子计算机。相对于传统计算机，量子计算机在解决一些特定问题时运算时间可大幅度减少。量子计算机在未来的基础科学研究、量子通讯及密码学、人工智能、金融市场模拟、气候变化预测等方面具有广泛的应用前景，因此受到了广泛关注。
利用囚禁于势阱中的离子量子比特阵列可以在现有实验条件下实现各种高保真度的量子逻辑门操作；量子逻辑门(包括单比特量子逻辑门和双比特量子逻辑门)是量子计算必不可少的操作。离子量子比特在相互作用控制、长相干时间、高保真度量子逻辑门操作及量子纠错等衡量量子计算性能的关键指标方面都有非常优秀的表现，是最有可能实现量子计算机的平台之一。对于离子型量子计算，离子量子比特状态的相干转移对于可扩展量子计算具有重要的意义；对于具有两个以上长寿命能级的离子量子比特，离子量子比特编码在其中一个长寿命能级上，当对部分离子量子比特进行操作时，可以将其余离子量子比特状态相干到另一长寿命能级上进行保护性存储，由此可消除串扰错误。
相关技术中，构建量子逻辑门的激光和实施相干转移的激光为不同的激光，导致系统复杂，不利于系统扩展。
发明内容
以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。
本发明实施例提供一种实现量子操作的方法和装置，能够通过同一激光实现量子比特状态的相干转移和量子逻辑门的构建，简化系统组成。
本发明实施例提供了一种实现量子操作的方法，包括：
对第一连续激光进行频率调整，获得包含两个频率成分的第二连续激光；
根据需要执行的量子操作，对第二连续激光进行参数调整，以获得用于执行量子操作的激光；
将获得的用于执行量子操作的激光照射在满足预设条件的量子比特上以实现量子操作；
其中，所述量子比特包括离子量子比特；所述离子包括用于所述量子操作的第一长寿命能级和第二长寿命能级；所述第一长寿命能级和所述第二长寿命能级均包含两个以上用于量子比特编码的子能级；所述量子操作包括：量子比特状态的相干转移、构建单比特量子逻辑门和构建双比特量子逻辑门。
还一方面，本发明实施例还提供一种实现量子操作的装置，包括：调制单元、参数调整单元和照射单元；其中，
调制单元设置为：对第一连续激光进行频率调整，获得包含两个频率成分的第二连续激光；
参数调整单元设置为：根据需要执行的量子操作，对第二连续激光进行参数调整，以获得用于执行量子操作的激光；
照射单元设置为：将获得的用于执行量子操作的激光照射在满足预设条件的离子量子比特上，实现量子操作；
其中，所述量子比特包括离子量子比特；所述离子包括用于所述量子操作的第一长寿命能级和第二长寿命能级；所述第一长寿命能级和所述第二长寿命能级均包含两个以上用于量子比特编码的子能级；所述量子操作包括：量子比特状态的相干转移、构建单比特量子逻辑门和构建双比特量子逻辑门。
本申请技术方案包括：对第一连续激光进行频率调整，获得包含两个频率成分的第二连续激光；根据需要执行的量子操作，对第二连续激光进行参数调整，以获得用于执行量子操作的激光；将获得的用于执行量子操作的激光照射在满足预设条件的量子比特上以实现量子操作；其中，所述量子比特包括离子量子比特；所述离子包括用于所述量子操作的第一长寿命能级和第二长寿命能级；所述第一长寿命能级和所述第二长寿命能级均包含两个以上用于量子比特编码的子能级；所述量子操作包括：量子比特状态的相干转移、构建单比特量子逻辑门和构建双比特量子逻辑门。本发明实施例选择包含第一长寿命能级和第二长寿命能级的离子量子比特，第一长寿命能级和第二长寿命能级均包含两个以上用于量子比特编码的子能级；通过对第一连续激光进行频率调整，获得包含两个频率成分的用于量子比特状态的相干转移、单比特量子逻辑门和双比特量子逻辑门的构建的第二连续激光；根据需要执行的量子操作调整第二连续激光的参数，实现了根据需执行的量子操作获得相应的用于执行量子操作的激光；通过同一波长的激光实现了量子比特状态的相干转移、单比特量子逻辑门和双比特量子逻辑门，简化了系统组成。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。
图1为本发明实施例实现量子操作的方法的流程图；
图2为本发明实施例离子量子比特的示意图；
图3为本发明实施例实现单比特量子逻辑门的激光频率的示意图；
图4为本发明实施例实现量子操作的装置的结构框图；
图5为本发明应用示例的光路示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
图1为本发明实施例实现量子操作的方法的流程图，如图1所示，包括：
步骤101、对第一连续激光进行频率调整，获得包含两个频率成分的第二连续激光；
在一种示例性实例中，本发明实施例中的频率调整包括相位调制。
步骤102、根据需要执行的量子操作，对第二连续激光进行参数调整，以获得用于执行量子操作的激光；
步骤103、将获得的用于执行量子操作的激光照射在满足预设条件的量子比特上以实现量子操作；
其中，量子比特包括离子量子比特；离子包括用于量子操作的第一长寿命能级和第二长寿命能级；第一长寿命能级和第二长寿命能级均包含两个以上用于量子比特编码的子能级；量子操作包括：量子比特状态的相干转移、构建单比特量子逻辑门和构建双比特量子逻辑门。
本发明实施例中第一长寿命能级和第二长寿命能级包括：能级寿命大于第一预设倍数的量子操作时长的能级；在一种示例性实例中，第一预设倍数可以包括：1000倍以上的倍数；第一预设倍数可以由本领域技术人员根据量子网络的应用场景、实现难度等确定和调整。在一种示例性实例中，第一预设倍数的量子操作时长可以设置为1毫秒。
在一种示例性实例中，本发明实施例对第一连续激光进行频率调整，包括：
需要执行的量子操作为量子比特状态的相干转移时，通过第一驱动频率的电光调制器EOM对第一连续激光进行相位调制，以获得第二连续激光；
其中，第二连续激光的两个频率成分的频率差为f0-f1，f0代表|0>与|0′>的能级差；f1代表|1v与|1′>的能级差；{|0>,|1>}表示第一长寿命能级上的量子比特基矢，{|0′>,|1′>}表示第二长寿命能级上的量子比特基矢；图2为本发明实施例离子量子比特的示意图，如图2所示，每个长寿命能包含两个量子比特基矢。
在一种示例性实例中，本发明实施例中的第一驱动频率包括：(f1-f0)/2。
需要说明的是，本发明实施例第一驱动频率还可以包括其他可以获得上述第二连续激光的驱动频率。
在一种示例性实例中，本发明实施例根据需要执行的量子操作，对第二连续激光进行参数调整，包括：
需要执行的量子操作为量子比特状态的相干转移时，对第二连续激光的中心频率进行第一调整，以使第二连续激光的两个频率成分的频率分别为f0和f1。
需要说明的是，本发明实施例第二连续激光包含第一频率成分和第二频率成分时，第二连续激光的两个频率成分满足共振跃迁。
在一种示例性实例中，本发明实施例可以通过声光调制器(AOM)对第二连续激光的中心频率进行调整。
在一种示例性实例中，本发明实施例第一驱动频率
Figure BDA0003310673610000051
时，第二连续激光包含频率差为(f1-f0)的两个频率成分；通过AOM对第二连续激光的中心频率进行调整，可使得第一频率成分频率为f0，第二频率成分为f1；由此，第一频率成分激发|0>与|0′>之间的共振跃迁，第二频率成分激发|1>与|1′>之间的共振跃迁。当
Figure BDA0003310673610000052
跃迁与
Figure BDA0003310673610000053
跃迁的跃迁强度相等时，两个跃迁将同时完成，从而可以使得状态转移过程的相干性得到保持。
在一种示例性实例中，本发明实施例对第一连续激光进行频率调整，包括：
通过第二驱动频率的EOM对第一连续激光进行相位调制，以获得第二连续激光；
其中，两个频率成分的频率差等于fh，fh表示第一长寿命能级上量子比特基矢之间的能级差；图3为本发明实施例实现单比特量子逻辑门的激光频率的示意图，如图3所示，两个频率成分的频率差等于fh。
在一种示例性实例中，本发明实施例中的第二驱动频率等于fh/2。
在一种示例性实例中，本发明实施例对第二连续激光进行参数调整，包括：
需要执行的量子操作为构建单比特量子逻辑门时，对第二连续激光的中心频率和偏振进行第二调整，以使第二连续激光在第一长寿命能级上引起的量子比特基矢之间的拉曼跃迁强度不等于零。
在一种示例性实例中，本发明实施例对第二连续激光进行参数调整，包括：
需要执行的量子操作为构建双比特量子逻辑门时，对第二连续激光的中心频率和偏振进行第三调整，以使第二连续激光在第一长寿命能级上引起的量子比特基矢之间的拉曼跃迁强度不等于零。
在一种示例性实例中，本发明实施例对第一连续激光进行频率调整，包括：
通过第三驱动频率的EOM对第一连续激光进行相位调制，以获得包含两个频率成分的第二连续激光；
其中，第二连续激光的中心频率为预设频率、偏振为预设偏振时，第二连续激光在第一长寿命能级的两个量子比特基矢能级上引起的斯塔克能级移动不相等。
需要说明的是，本发明实施例预设偏振的取值可以由本领域技术人员基于相关原理确定。
在一种示例性实例中，本发明实施例对第二连续激光进行参数调整，包括：
需要执行的量子操作为构建双比特量子逻辑门时，调整第二连续激光的中心频率为预设频率，调整第二连续激光的偏振为预设偏振。
在一种示例性实例中，需要执行的量子操作为构建双比特量子逻辑门时，本发明实施例对第二连续激光进行参数调整还包括：
将第二连续激光拆分成两束；
调整拆分获得的第二连续激光的中心频率，使得两束第二连续激光中心频率之差、与构建的双比特量子逻辑门所激发的集体振动模式的本征频率的差值小于预设数值倍本征频率。
在一种示例性实例中，本发明实施例预设数值倍可以包括0.1倍。
图4为本发明实施例实现量子操作的装置的结构框图，如图4所示，调制单元、参数调整单元和照射单元；其中，
调制单元设置为：对第一连续激光进行频率调整，获得包含两个频率成分的第二连续激光；
参数调整单元设置为：根据需要执行的量子操作，对第二连续激光进行参数调整，以获得用于执行量子操作的激光；
照射单元设置为：将获得的用于执行量子操作的激光照射在满足预设条件的离子量子比特上，实现量子操作；
其中，量子比特包括离子量子比特；离子包括用于量子操作的第一长寿命能级和第二长寿命能级；第一长寿命能级和第二长寿命能级均包含两个以上用于量子比特编码的子能级；量子操作包括：量子比特状态的相干转移、构建单比特量子逻辑门和构建双比特量子逻辑门。
本发明实施例选择包含第一长寿命能级和第二长寿命能级的离子量子比特，第一长寿命能级和第二长寿命能级均包含两个以上用于量子比特编码的子能级；通过对第一连续激光进行频率调整，获得包含两个频率成分的用于量子比特状态的相干转移、单比特量子逻辑门和双比特量子逻辑门的构建的第二连续激光；根据需要执行的量子操作调整第二连续激光的参数，实现了根据需执行的量子操作获得相应的用于执行量子操作的激光；通过同一波长的激光实现了量子比特状态的相干转移、单比特量子逻辑门和双比特量子逻辑门，简化了系统组成。
在一种示例性实例中，本发明实施例调制单元是设置为：
需要执行的量子操作为量子比特状态的相干转移时，通过第一驱动频率的电光调制器EOM对第一连续激光进行相位调制，以获得第二连续激光；
其中，第二连续激光的两个频率成分的频率差为f0-f1，f0代表|0>与|0′>的能级差；f1代表|1v与|1′>的能级差；{|0>,|1>}表示第一长寿命能级上的量子比特基矢，{|0′>,|1′>}表示第二长寿命能级上的量子比特基矢。
在一种示例性实例中，本发明实施例中的第一驱动频率包括：(f1-f0)/2。
在一种示例性实例中，本发明实施例参数调整单元是设置为：
需要执行的量子操作为量子比特状态的相干转移时，对第二连续激光的中心频率进行第一调整，以使第二连续激光的两个频率成分的频率分别为f0和f1。
在一种示例性实例中，本发明实施例调制单元是设置为：
在一种示例性实例中，本发明实施例对第一连续激光进行频率调整，包括：
通过第二驱动频率的EOM对第一连续激光进行相位调制，以获得第二连续激光；
其中，两个频率成分的频率差等于fh，fh表示第一长寿命能级上量子比特基矢之间的能级差。
在一种示例性实例中，本发明实施例中的第二驱动频率等于fh/2。
在一种示例性实例中，本发明实施例参数调整单元是设置为：
需要执行的量子操作为构建单比特量子逻辑门时，对第二连续激光的中心频率和偏振进行第二调整，以使第二连续激光在第一长寿命能级上引起的量子比特基矢之间的拉曼跃迁强度不等于零。
在一种示例性实例中，本发明实施例参数调整单元是设置为：
需要执行的量子操作为构建双比特量子逻辑门时，对第二连续激光的中心频率和偏振进行第三调整，以使第二连续激光在第一长寿命能级上引起的量子比特基矢之间的拉曼跃迁强度不等于零。
在一种示例性实例中，本发明实施例调制单元是设置为：
通过第三驱动频率的EOM对第一连续激光进行相位调制，以获得包含两个频率成分的第二连续激光；
其中，第二连续激光的中心频率为预设频率、偏振为预设偏振时，第二连续激光在第一长寿命能级的两个量子比特基矢能级上引起的斯塔克能级移动不相等。
在一种示例性实例中，本发明实施例参数调整单元是设置为：
需要执行的量子操作为构建双比特量子逻辑门时，调整第二连续激光的中心频率为预设频率，调整第二连续激光的偏振为预设偏振。
在一种示例性实例中，本发明实施例参数调整单元是设置为：
将第二连续激光拆分成两束；
调整拆分获得的第二连续激光的中心频率，使得两束第二连续激光中心频率之差、与构建的双比特量子逻辑门所激发的集体振动模式的本征频率的差值小于预设数值倍本征频率。
以下通过应用示例对本发明实施例进行简要说明，应用示例仅用于陈述本发明实施例，并不用于限定本发明的保护范围。
应用示例
图5为本发明应用示例实现量子操作的光路示意图，如图5所示，通过一种波长的激光实现量子操作，第一连续激光经过EOM相位调制后获得包含两个频率成分的第二连续激光；利用分束镜将第二连续激光分成光束1、光束2、光束3和光束4四束激光；其中，光束1用于量子比特状态的相干转移；光束2用于构建单比特量子逻辑门；光束3和光束4用于构建双比特量量子逻辑门，光束3和光束4需从不同方向照射到量子比特上；本发明应用示例分别利用AOM对每一束激光的中心频率和功率进行调整，分别利用波片对每一束激光的偏振进行调整；根据所需要执行的量子操作，对电光调制器的驱动频率、AOM的驱动频率和功率、波片的角度进行调整，以实现相应的量子操作；其中，波片的角度预先设定，无需动态调整；例如，当需要执行的量子操作是量子比特状态转移时，将EOM驱动频率设置为第一驱动频率(f0-f1)/2,调整AOM1的驱动频率，使得第二连续激光中的两个频率成分的频率分别为f0和f1，并通过AOM2、AOM3、AOM4将光束2、光束3和光束4关闭，使得只有光束1最终照射到量子比特上，通过AOM1控制照射时间，可实现量子比特状态转移；当需要执行的量子操作是单比特量子逻辑门时，将EOM驱动频率设置为第二驱动频率fh/2，调整AOM2的驱动频率，使得第二连续激光在第一长寿命能级的两个量子比特基矢能级上引起的拉曼跃迁强度不等于零，并通过AOM2控制照射时间，实现量子比特在第一长寿命能级的两个量子比特基矢能级间的拉曼跃迁，即实现单比特量子逻辑门；在执行单比特量子逻辑门时，需利用AOM1、AOM3和AOM4将光束1、光束3和光束4关闭；当需要执行的量子操作是双比特量子逻辑门时，将EOM的驱动频率设置为fh/2，调整AOM3和AOM4的驱动频率，使得第二连续激光在第一长寿命能级的两个量子比特基矢能级上引起的拉曼跃迁强度不等于零；或者调整EOM的驱动频率和AOM3、AOM4的驱动频率，使得第二连续激光在第一长寿命能级的两个量子比特基矢能级上引起的斯特克能级移动不相等，并且调整AOM3和AOM4的驱动频率，使得光束3和光束4的中心频率之差与构建双比特量子逻辑门所激发的集体振动模式的本征频率相近；通过AOM3和AOM4控制光束3和光束4的照射时间，可实现双比特量子逻辑门；在执行双比特量子逻辑门时，需利用AOM1和AOM2将光束1和光束2关闭。
本发明应用示例通过对EOM的驱动频率、AOM的驱动频率和驱动功率进行动态调整，利用同一波长的激光实现了量子比特状态相干转移、单比特量子逻辑门和双比特量子逻辑门，降低了系统复杂度。
“本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统、装置中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。在硬件实施方式中，在以上描述中提及的功能模块/单元之间的划分不一定对应于物理组件的划分；例如，一个物理组件可以具有多个功能，或者一个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。某些组件或所有组件可以被实施为由处理器，如数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。”

Claims (12)

1.一种实现量子操作的方法，包括：
对第一连续激光进行频率调整，获得包含两个频率成分的第二连续激光；
根据需要执行的量子操作，对第二连续激光进行参数调整，以获得用于执行量子操作的激光；
将获得的用于执行量子操作的激光照射在满足预设条件的量子比特上以实现量子操作；
其中，所述量子比特包括离子量子比特；所述离子包括用于所述量子操作的第一长寿命能级和第二长寿命能级；所述第一长寿命能级和所述第二长寿命能级均包含两个以上用于量子比特编码的子能级；所述量子操作包括：量子比特状态的相干转移、构建单比特量子逻辑门和构建双比特量子逻辑门。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对第一连续激光进行频率调整，包括：
需要执行的量子操作为所述量子比特状态的相干转移时，通过第一驱动频率的电光调制器EOM对所述第一连续激光进行相位调制，以获得所述第二连续激光；
其中，所述第二连续激光的两个频率成分的频率差为f0-f1，f0代表|0>与|0′>的能级差；f1代表|1>与|1′>的能级差；{|0>，|1>}表示所述第一长寿命能级上的量子比特基矢，{|0′>，|1，>}表示所述第二长寿命能级上的量子比特基矢。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一驱动频率包括：(f1-f0)/2。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述对第二连续激光进行参数调整，包括：
需要执行的量子操作为所述量子比特状态的相干转移时，对所述第二连续激光的中心频率进行第一调整，以使所述第二连续激光的两个频率成分的频率分别为f0和f1。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对第一连续激光进行频率调整，包括：
通过第二驱动频率的EOM对所述第一连续激光进行相位调制，以获得所述第二连续激光；
其中，所述两个频率成分的频率差等于fh，fh表示所述第一长寿命能级上量子比特基矢之间的能级差。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第二驱动频率等于fh/2。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述对第二连续激光进行参数调整，包括：
需要执行的量子操作为构建单比特量子逻辑门时，对所述第二连续激光的中心频率和偏振进行第二调整，以使所述第二连续激光在第一长寿命能级上引起的量子比特基矢之间的拉曼跃迁强度不等于零。
8.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述对第二连续激光进行参数调整，包括：
需要执行的量子操作为构建双比特量子逻辑门时，对所述第二连续激光的中心频率和偏振进行第三调整，以使所述第二连续激光在第一长寿命能级上引起的量子比特基矢之间的拉曼跃迁强度不等于零。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对第一连续激光进行频率调整，包括：
通过第三驱动频率的EOM对所述第一连续激光进行相位调制，以获得所述包含两个频率成分的所述第二连续激光；
其中，所述第二连续激光的中心频率为预设频率、偏振为预设偏振时，所述第二连续激光在第一长寿命能级的两个量子比特基矢能级上引起的斯塔克能级移动不相等。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述对第二连续激光进行参数调整，包括：
需要执行的量子操作为构建双比特量子逻辑门时，调整所述第二连续激光的中心频率为所述预设频率，调整所述第二连续激光的偏振为所述预设偏振。
11.根据权利要求8或10所述的方法，其特征在于，所述对第二连续激光进行参数调整还包括：
将所述第二连续激光拆分成两束；
调整拆分获得的第二连续激光的中心频率，使得两束第二连续激光中心频率之差、与构建的所述双比特量子逻辑门所激发的集体振动模式的本征频率的差值小于预设数值倍所述本征频率。
12.一种实现量子操作的装置，包括：调制单元、参数调整单元和照射单元；其中，
调制单元设置为：对第一连续激光进行频率调整，获得包含两个频率成分的第二连续激光；
参数调整单元设置为：根据需要执行的量子操作，对第二连续激光进行参数调整，以获得用于执行量子操作的激光；
照射单元设置为：将获得的用于执行量子操作的激光照射在满足预设条件的离子量子比特上，实现量子操作；
其中，所述量子比特包括离子量子比特；所述离子包括用于所述量子操作的第一长寿命能级和第二长寿命能级；所述第一长寿命能级和所述第二长寿命能级均包含两个以上用于量子比特编码的子能级；所述量子操作包括：量子比特状态的相干转移、构建单比特量子逻辑门和构建双比特量子逻辑门。
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