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在原子和超导量子比特系统中广泛应用的Jaynes-Cummings（JC）哈密顿量，是描述双能级系统与量子谐振子相互作用的简洁而强大的模型。本文重点研究了n个量子比特通过JC相互作用（也称Tavis-Cummings（TC）哈密顿量）与单个谐振子耦合的系统。研究团队证明：利用这种具有置换对称性的哈密顿量——即将量子比特与初始处于真空态的谐振子耦合，同时对所有量子比特施加全局均匀x和z场——可以实现任意数量量子比特上所有置换对称的酉操作。这包括诸如具有任意数量控制比特的受控Z门等实用门操作。作为推论，该工作发现所有置换对称态（包括GHZ态和Dicke态等有用纠缠态）均可通过这种相互作用和全局场制备。研究还表征了在TC相互作用和全局z场条件下，量子比特与谐振子联合希尔伯特空间上可实现的酉操作，并开发了将谐振子态制备为任意初始态的新方法。针对n=2量子比特情形，该研究团队展示了多个具体电路实例，特别开发了仅用TC相互作用和全局z场实现受控Z门、SWAP门、iSWAP门及√iSWAP门的新方法。该工作还揭示了TC哈密顿量中的偶然对称性，并通过Schwinger角动量的谐振子模型对其作出解释。