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针对偏置优化的量子纠错码（QECCs）相比标准量子纠错码具有更高的容错阈值，并有望以更少的空间开销实现更低的逻辑错误率。基于大核自旋F系统编码的自旋猫态量子比特是实现这类纠错码的理想候选者，但其应用面临两大挑战：一是难以对核自旋实现任意转角的高速协变SU(2)旋转操作，二是中性原子平台缺乏对门操作噪声特性的系统表征。本工作通过在光镊阵列中对核自旋I=5/2的173Yb原子自旋猫态量子比特实施单量子比特操控，利用光束实现了协变SU(2)旋转和非线性旋转操作，单克利福德门平均保真度达到0.961+5−5。相干时间与自旋弛豫时间的测量表明，随着编码子能级|mF|值的增大，闲置态误差会逐渐偏向相位退相干。进一步通过对自旋猫态量子比特的秩守恒门进行噪声偏置基准测试，该团队测得18+132−11的有限偏置值，这与171Yb两能级系统在实验误差范围内未显现偏置的特性形成鲜明对比。这项研究证实了自旋猫态量子比特实现偏置优化量子纠错码的可行性，为硬件高效的量子纠错技术发展奠定了基础。