Kvantemekanik beskriver den usynlige verden af atomer og molekyler ved hjælp af kvantesuperpositionstilstande, hvilket gør det muligt for et fysisk system at se ud til at være i to helt forskellige tilstande samtidigt. Kvantecomputere gør brug af denne mystiske egenskab til at udføre beregninger, der er praktisk talt umulige med konventionelle computere, en funktion, der har tiltrukket sig stor opmærksomhed i de senere år.
Kvantecomputere bruger qubits i kvantesuperpositionstilstande på 0 og 1 til at udføre beregninger. Enhver kvanteberegning udføres med to grundlæggende operationer, single-qubit gates og to-qubit gates*6. For at realisere højtydende kvantecomputere har vi brug for hurtige og præcise gate-operationer.
Udvikling af kvantecomputere fremmes over hele verden, og dette har medført vedtagelsen af flere tilgange, med forslag lige fra manipulation af enkelte atomer eller ioner til brug af halvledere og superledende kredsløb. Den superledende kredsløbstilgang ses nu som at have en fordel med hensyn til at realisere kvantesuperpositionstilstande i store kredsløb og i den relative lethed at opnå den stærke kobling af qubits, der er afgørende for højhastighedsudførelse af to-qubit-gates.
Kobling af qubits udføres med en kobler (fig. 1). Indtil for nylig har støtteanordningerne været faste koblinger med konstant koblingsstyrke*7, men opmærksomheden retter sig nu mod justerbare koblinger, som anses for at tilbyde den justerbare koblingsstyrke, der er nødvendig for at forbedre ydeevnen.
Afstembare koblere opnår modstridende krav: en hurtig to-qubit-gate med stærk kobling, sammen med evnen til at reducere fejl fra resterende kobling ved at slukke for koblingen. Det er også at foretrække, at den qubit, der anvendes i beregninger, er en transmon-qubit med fast frekvens, som er meget stabil, har en enkel struktur og er let at fremstille. Derudover bør frekvensen af de to qubits, der kobles, være væsentligt forskellige, da dette reducerer krydstalefejl og er robust over for afvigelser fra designværdierne for qubit-frekvenser, og derved forbedrer udbyttet i enhedsfremstilling. Problemet her er imidlertid, at ingen afstembar kobler endnu har været i stand til at kombinere komplet off-coupling og hurtige to-qubit gate operationer for to fast-frekvens transmon qubits med væsentligt forskellige frekvenser.
