A mecânica quântica descreve o mundo invisível de átomos e moléculas usando estados de superposição quântica, permitindo que um sistema físico pareça estar em dois estados completamente diferentes simultaneamente. Os computadores quânticos fazem uso desta propriedade misteriosa para realizar cálculos praticamente impossíveis com computadores convencionais, capacidade que tem atraído muita atenção nos últimos anos.
Os computadores quânticos usam qubits em estados de superposição quântica de 0 e 1 para executar cálculos. Qualquer computação quântica é executada com duas operações básicas, portas de um qubit e portas de dois qubits.*6. Para realizar computadores quânticos de alto desempenho, precisamos de operações de porta rápidas e precisas.
O desenvolvimento de computadores quânticos está sendo promovido em todo o mundo, e isso tem visto a adoção de múltiplas abordagens, com propostas que vão desde a manipulação de átomos únicos ou íons até o uso de semicondutores e circuitos supercondutores. A abordagem do circuito supercondutor é agora vista como tendo uma vantagem em termos de realização de estados de superposição quântica em grandes circuitos e na relativa facilidade de alcançar o forte acoplamento de qubits essencial para a execução em alta velocidade de portas de dois qubits.
O acoplamento dos qubits é feito com um acoplador (Fig. 1). Até recentemente, os dispositivos principais eram acopladores fixos com uma força de acoplamento constante*7, mas a atenção agora está voltada para os acopladores sintonizáveis, que oferecem a força de acoplamento ajustável necessária para melhorar o desempenho.
Os acopladores sintonizáveis atendem a requisitos contraditórios: uma porta rápida de dois qubits com acoplamento forte, juntamente com a capacidade de reduzir erros de acoplamento residual desligando o acoplamento. Além disso, é preferível que o qubit usado nos cálculos seja um qubit transmon de frequência fixa, que seja altamente estável, tenha uma estrutura simples e seja fácil de fabricar. Além disso, a frequência dos dois qubits acoplados deve ser significativamente diferente, pois isso reduz erros de diafonia e é robusto contra desvios dos valores de projeto das frequências de qubit, melhorando assim os rendimentos na fabricação de dispositivos. O problema aqui, entretanto, é que nenhum acoplador sintonizável ainda foi capaz de combinar desacoplamento completo e operações rápidas de porta de dois qubits para dois qubits transmon de frequência fixa com frequências significativamente diferentes.
