在本论文中，我们研究了在掺钇铝石榴石（YVO4或YVO）中实现单个铒（Yb）稀土离子之间的受控-Z（CZ）门的三种方案。具体来说，我们研究了基于Yb离子之间磁偶极相互作用、光子散射和光子干涉协议的CZ门，既包括有光学腔又不包括光学腔的情况。我们引入了一个理论框架，用于精确计算态和门的不忠实度，考虑了噪音效应。然后，我们计算了每个方案的状态保真度，以评估其实验实现的可行性。根据这些结果，我们比较了这三种双量子门方案的性能，并讨论了各自的优缺点。我们得出结论，基于概率光子干涉的方案在耦合性方面提供了最佳的保真度扩展，并且在当前的Yb技术水平下更具优势，而光子散射几乎是确定性的，但由于耦合性变化，其保真度扩展不佳且速度较慢。无需腔的磁偶极方案提供了一种快速、确定性的门，如果能实现近距离离子的定位，其保真度也相当可观。虽然以171Yb3+:YVO系统为案例研究，但本研究开发的理论工具和方法也广泛适用于其他自旋量子比特系统。
Karimi等人（周二）研究了这个问题。