تصف ميكانيكا الكم العالم غير المرئي للذرات والجزيئات باستخدام حالات التراكب الكمي ، مما يسمح للنظام الفيزيائي بالظهور في حالتين مختلفتين تمامًا في وقت واحد. تستفيد أجهزة الكمبيوتر الكمومية من هذه الخاصية الغامضة لإجراء عمليات حسابية مستحيلة عمليًا باستخدام أجهزة الكمبيوتر التقليدية ، وهي القدرة التي جذبت اهتمامًا كبيرًا في السنوات الأخيرة.
تستخدم أجهزة الكمبيوتر الكمومية الكيوبتات في حالات التراكب الكمومي من 0 و 1 لتنفيذ العمليات الحسابية. يتم تنفيذ أي حساب كمي من خلال عمليتين أساسيتين ، بوابات أحادية الكيوبت وبوابتان بحجم كيوبت*6. لتحقيق أجهزة كمبيوتر كمومية عالية الأداء ، نحتاج إلى عمليات بوابة سريعة ودقيقة.
يتم الترويج لتطوير أجهزة الكمبيوتر الكمومية في جميع أنحاء العالم ، وقد شهد ذلك اعتماد مناهج متعددة ، مع مقترحات تتراوح من معالجة الذرات أو الأيونات المفردة إلى استخدام أشباه الموصلات والدوائر فائقة التوصيل. يُنظر الآن إلى نهج الدائرة فائقة التوصيل على أنه يتمتع بميزة من حيث تحقيق حالات التراكب الكمي في الدوائر الكبيرة ، وفي السهولة النسبية لتحقيق الاقتران القوي للكيوبتات الضرورية للتنفيذ عالي السرعة للبوابات ثنائية الكيوبت.
يتم اقتران الكيوبتات باستخدام قارنة التوصيل (الشكل 1). حتى وقت قريب ، كانت الأجهزة الأساسية عبارة عن قارنات ثابتة ذات قوة اقتران ثابتة*7، ولكن الاهتمام يتحول الآن إلى قارنات قابلة للضبط ، والتي يُنظر إليها على أنها توفر قوة اقتران قابلة للتعديل ضرورية لتحسين الأداء.
تحقق القارنات القابلة للضبط متطلبات متناقضة: بوابة سريعة مكونة من XNUMX كيوبت مع اقتران قوي ، جنبًا إلى جنب مع القدرة على تقليل الأخطاء من الاقتران المتبقي عن طريق إيقاف أداة التوصيل. أيضًا ، من المفضل أن يكون الكيوبت المستخدم في الحسابات عبارة عن كيوبت إرسال ثابت التردد ، وهو ثابت للغاية ، وله هيكل بسيط وسهل التصنيع. بالإضافة إلى ذلك ، يجب أن يكون تواتر الكيوبتات المقترنة مختلفًا بشكل كبير ، لأن هذا يقلل من أخطاء الحديث المتبادل ، ويكون قويًا ضد الانحرافات عن قيم تصميم ترددات كيوبت ، وبالتالي تحسين الإنتاجية في تصنيع الجهاز. ومع ذلك ، تكمن المشكلة هنا في أنه لا يوجد مقرن قابل للضبط حتى الآن قادر على الجمع بين الاقتران الكامل وعمليات البوابة السريعة ثنائية الكيوبت لاثنين من وحدات البت ذات التردد الثابت بترددات مختلفة بشكل كبير.
