紧密排列的微型光学偶极阱阵列中的中性原子体现出了极好的扩展性,因此在量子模拟和量子计算中有广阔的应用前景。最近,研究者已经证实了无缺陷的原子阵列,可以确定地将50个量子比特存储在一维、两维空间,或者将更多的量子比特存储在相对紧凑的三维空间中。51个原子的量子模拟器也已经被演示。当中性原子量子比特的数量扩展以后,不完全隔离的逻辑操作和单个量子比特的初始化和状态读出,会导致串扰问题。将相同种类的量子比特扩展到混合种类的量子比特（一个用于数据量子比特,另一个用于辅助量子比特）是在初始化、逻辑和测量操作期间避免串扰问题的有效方法之一。然而,迄今为止混合种类量子比特叠加态的相干时间极不平衡,使得辅助量子比特叠加态的强退相干成为了混合量子比特逻辑门测量误差的主要来源。本学位论文构造了一个偏振协调的异核体系魔幻光强偶极阱阵列,有效地消除了光频移导致的异核原子量子比特叠加态的退相干,使阵列中异核原子量子比特叠加态的相干时间均提升到约1 s。论文取得的创新性研究工作包括以下三个方面:1.将铷-87原子量子比特在魔幻光强偶极阱中的相干时间提升到1 s。磁场噪声引入的均匀退相干因素限制了铷-87原子量子比特在魔幻光强偶极阱中的相干时间。我们采用主动反馈方法稳定磁场线圈电流和压制交流磁场噪声两项措施,大大提高了磁场的稳定性,压制了均匀退相干因素。最终,铷-87原子量子比特在魔幻光强偶极阱中的相干时间由225（21）ms提升到了 1150（24）ms。2.首次标定铷-85原子量子比特魔幻光强偶极阱的参数值。我们首次标定了在偶极光波长为830nm、偏振度A=0.998（2）条件下铷-85原子量子比特魔幻囚禁技术的参数值β1（超精细介导极化率系数）、β2（矢量光频移与磁场的耦合项系数）和β4（基态的超极化率项系数）。随后,通过调整偶极光的偏振度A,研究了铷-85原子量子比特的魔幻阱深UM对补偿磁场B依赖关系的可调谐性行为。此外,我们还研究并分析了偏振协调的魔幻光强偶极阱中铷-85原子量子比特叠加态的相干特性以及偏振度A的噪声引入的退相干因素,通过选择有源偏振器件的动态工作范围可以有效地抑制偏振度A的噪声引入的退相干。同时,由于基态超极化率的降低,椭圆偏振魔幻光强偶极阱中单原子量子比特感受到的的光频移可以得到更有效的补偿,使原子内态的相干时间对阱深变化的敏感度降低,可以在较宽的阱深（Ua/UM）范围内都保持着较长的相干时间。3.构造了异核体系交叉排列偏振协调的魔幻光强偶极阱阵列,实现了长相干时间的异核原子量子寄存器。异核原子魔幻光强囚禁技术依赖于三阶交叉项系数β2和基态超极化率β4的可调谐性,而基态超极化率β4本质上取决于偶极光的圆偏振度A。实验上,装载铷-85原子量子比特的偶极阱阵列的偏振度A被精确地调整到一个确定的值,使其魔幻光强囚禁技术所需的补偿磁场等于在另一个完全圆偏振的偶极阱阵列中魔幻光强囚禁铷-87原子量子比特所需的磁场。最终,在这种偏振协调的魔幻光强偶极阱阵列中,铷-87和铷-85原子量子比特叠加态的相干时间分别提高到891±47 ms和943±35 ms。这种新型的异核体系魔幻光强偶极阱阵列有望成为构建中性原子可扩展量子计算机的通用平台。