Mecanica cuantică descrie lumea invizibilă a atomilor și moleculelor folosind stări de suprapunere cuantică, permițând unui sistem fizic să pară a fi în două stări complet diferite simultan. Calculatoarele cuantice folosesc această proprietate misterioasă pentru a efectua calcule care sunt practic imposibile cu computerele convenționale, o capacitate care a atras multă atenție în ultimii ani.
Calculatoarele cuantice folosesc qubiți în stări de suprapunere cuantică de 0 și 1 pentru a executa calcule. Orice calcul cuantic este executat cu două operații de bază, porți cu un singur qubit și porți cu doi qubit*6. Pentru a realiza calculatoare cuantice de înaltă performanță, avem nevoie de operațiuni rapide și precise.
Dezvoltarea calculatoarelor cuantice este promovată la nivel mondial, iar acest lucru a condus la adoptarea unor abordări multiple, cu propuneri variind de la manipularea atomilor sau ionilor unici până la utilizarea semiconductorilor și a circuitelor supraconductoare. Abordarea circuitelor supraconductoare este acum văzută ca având un avantaj în ceea ce privește realizarea stărilor de suprapunere cuantică în circuite mari și în relativa ușurință de a realiza cuplarea puternică a qubiților esențială pentru execuția de mare viteză a porților de doi qubiți.
Cuplarea qubitilor se face cu un cuplaj (Fig. 1). Până de curând, dispozitivele de bază au fost cuple fixe cu o putere de cuplare constantă*7, dar atenția se îndreaptă acum către cuplele reglabile, care sunt văzute ca oferind puterea de cuplare reglabilă necesară pentru a îmbunătăți performanța.
Cuplajele reglabile îndeplinesc cerințe contradictorii: o poartă rapidă de doi qubiți cu cuplare puternică, împreună cu capacitatea de a reduce erorile de la cuplarea reziduală prin oprirea cuplajului. De asemenea, este de preferat ca qubitul utilizat în calcule să fie un qubit transmon cu frecvență fixă, care este foarte stabil, are o structură simplă și este ușor de fabricat. În plus, frecvența celor doi qubiți care sunt cuplați ar trebui să fie semnificativ diferită, deoarece aceasta reduce erorile de diafonie și este robustă împotriva abaterilor de la valorile de proiectare ale frecvențelor qubitului, îmbunătățind astfel randamentele în fabricarea dispozitivului. Problema aici, totuși, este că niciun cuplaj reglabil nu a reușit încă să combine cuplarea completă și operațiile rapide de poartă de doi qubiți pentru doi qubiți transmoni cu frecvență fixă cu frecvențe semnificativ diferite.
