基于囊中Th-229离子的直接核水平量子比特：实现纠缠与通用量子信息处理的平台

钍-229的低能离子态跃迁为核子物理和原子物理之间提供了独特的界面，为量子技术提供了一种对环境去相干具有显著韧性的资源。虽然早期实验专注于晶体中的核子，但近期在148.4nm连续波真紫外激光的出现，使得对单个囊中Th-229离子进行直接相干控制成为可能。基于这一突破，我们提出了一种理论框架，利用囊中Th-229^{3+}离子作为高保真度核水平量子比特，其中量子态准备、单量子比特控制以及基于核能级的纠缠操作均可高效实现。我们分析了通过声子介导的耦合，在优化的红外和蓝色调制激光侧链脉冲的驱动下，生成两个离子核离子态之间纠缠的方案。我们的分析基于真实的实验参数，还表明在核子固有的长相干时间下，能够实现高保真度的纠缠。这些结果为开发基于核子的量子信息处理器提供了实用路线图，并表明纠缠的核水平量子比特可能为精密测量学的新前沿打开可能的突破。