Mechanika kwantowa opisuje niewidzialny świat atomów i cząsteczek za pomocą kwantowych stanów superpozycji, dzięki czemu układ fizyczny wydaje się znajdować jednocześnie w dwóch zupełnie różnych stanach. Komputery kwantowe wykorzystują tę tajemniczą właściwość do wykonywania obliczeń, które są praktycznie niemożliwe przy użyciu konwencjonalnych komputerów, a zdolność ta przyciągnęła wiele uwagi w ostatnich latach.
Komputery kwantowe używają kubitów w kwantowych stanach superpozycji 0 i 1 do wykonywania obliczeń. Każde obliczenie kwantowe jest wykonywane za pomocą dwóch podstawowych operacji, bramek jednokubitowych i bramek dwukubitowych*6. Aby zrealizować wysokowydajne komputery kwantowe, potrzebujemy szybkich i dokładnych operacji bramkowania.
Rozwój komputerów kwantowych jest promowany na całym świecie, co wiązało się z przyjęciem wielu podejść, z propozycjami sięgającymi od manipulacji pojedynczymi atomami lub jonami po wykorzystanie półprzewodników i obwodów nadprzewodzących. Podejście z obwodami nadprzewodzącymi jest obecnie postrzegane jako mające przewagę pod względem realizacji kwantowych stanów superpozycji w dużych obwodach oraz względnej łatwości osiągnięcia silnego sprzężenia kubitów, niezbędnego do szybkiego wykonania dwukubitowych bramek.
Sprzężenie kubitów odbywa się za pomocą sprzęgacza (rys. 1). Do niedawna podstawowymi urządzeniami były łączniki stałe o stałej sile sprzęgania*7, ale uwaga skupia się teraz na przestrajalnych sprzęgaczach, które są postrzegane jako oferujące regulowaną siłę sprzężenia niezbędną do poprawy wydajności.
Przestrajalne sprzęgacze spełniają sprzeczne wymagania: szybką bramkę dwukubitową z silnym sprzężeniem, a także możliwość zmniejszenia błędów sprzężenia szczątkowego poprzez wyłączenie sprzężenia. Ponadto korzystne jest, aby kubit używany w obliczeniach był kubitem transmonowym o stałej częstotliwości, który jest wysoce stabilny, ma prostą strukturę i jest łatwy do wytworzenia. Ponadto częstotliwość dwóch sprzężonych kubitów powinna znacznie się różnić, ponieważ zmniejsza to błędy przesłuchu i jest odporna na odchylenia od wartości projektowych częstotliwości kubitów, poprawiając w ten sposób wydajność produkcji urządzeń. Problem polega jednak na tym, że żaden przestrajalny sprzęgacz nie był jeszcze w stanie połączyć całkowitego rozłączenia i szybkich operacji bramek dwukubitowych dla dwóch kubitów transmonowych o stałej częstotliwości o znacznie różnych częstotliwościach.
