量子力学は、量子の重ね合わせ状態を使用して原子や分子の目に見えない世界を記述し、物理システムが同時に XNUMX つの完全に異なる状態にあるように見せることができます。 量子コンピュータは、この不思議な性質を利用して、従来のコンピュータでは事実上不可能な計算を実現するものであり、近年大きな注目を集めています。
量子コンピューターは、量子重ね合わせ状態 0 と 1 の量子ビットを使用して計算を実行します。 あらゆる量子計算は、単一量子ビット ゲートと XNUMX 量子ビット ゲートという XNUMX つの基本演算で実行されます。*6. 高性能な量子コンピュータを実現するには、高速かつ正確なゲート動作が必要です。
量子コンピュータの開発は世界的に推進されており、単一の原子やイオンの操作から半導体や超電導回路の利用まで、さまざまなアプローチが提案されています。 超伝導回路アプローチは、大規模な回路で量子重ね合わせ状態を実現すること、および XNUMX 量子ビット ゲートの高速実行に不可欠な量子ビットの強い結合を達成することが比較的容易であるという点で、現在では利点があると考えられています。
量子ビットの結合はカプラーを使用して行われます (図 1)。 これまでは結合強度が一定の固定カプラーが主流でした。*7しかし現在では、性能を向上させるために必要な調整可能な結合強度を提供すると考えられている調整可能なカプラーに注目が集まっています。
チューナブルカプラは、強力な結合を備えた高速 XNUMX 量子ビット ゲートと、結合をオフにすることで残留結合による誤差を低減する機能という相反する要件を実現します。 また、計算に用いる量子ビットは、安定性が高く、構造が単純で作製が容易な固定周波数トランスモン量子ビットであることが好ましい。 さらに、結合される XNUMX つの量子ビットの周波数は大幅に異なる必要があります。これにより、クロストーク誤差が減少し、量子ビット周波数の設計値からの偏差に対して堅牢になり、デバイス製造の歩留まりが向上します。 ただし、ここでの問題は、周波数が大幅に異なる XNUMX つの固定周波数トランスモン量子ビットに対して、完全なオフカップリングと高速 XNUMX 量子ビット ゲート動作を組み合わせた調整可能カプラがまだ存在していないことです。
