超冷双原子分子中量子比特编码的一般分类

由于其丰富的内部结构和显著的长程相互作用，超冷分子已被广泛探索作为量子信息的载体。人们已提出多种将量子比特编码到分子态（包括裸态和场缀饰态）的不同方案。同时，分子丰富的内部结构为量子比特编码留下了诸多未探索的可能性。我们表明，所有分子量子比特编码均可按量子比特间有效相互作用的类型分为四类。对于极性分子，这四类由单分子基偶极矩算符矩阵元的相对大小决定。我们考虑了一种新型编码，将有效自旋-1/2 系统编码到具有相同核自旋投影的极性与非极性分子的非相邻转动态（例如 $N=0$ 和 $N=2$）中，以此例证我们的分类方案。我们的分类方案旨在为量子信息存储与处理应用、多体纠缠态的动力学生成以及量子退火中的分子量子比特编码的最优选择提供指导。