Квантовая механика описывает невидимый мир атомов и молекул, используя состояния квантовой суперпозиции, позволяя физической системе одновременно находиться в двух совершенно разных состояниях. Квантовые компьютеры используют это загадочное свойство для выполнения вычислений, практически невозможных с помощью обычных компьютеров, и в последние годы эта возможность привлекла большое внимание.
Квантовые компьютеры используют кубиты в состояниях квантовой суперпозиции 0 и 1 для выполнения вычислений. Любое квантовое вычисление выполняется с помощью двух основных операций: вентилей с одним кубитом и вентилей с двумя кубитами.*6. Чтобы реализовать высокопроизводительные квантовые компьютеры, нам нужны быстрые и точные операции с вентилями.
Развитие квантовых компьютеров продвигается во всем мире, и это привело к принятию множества подходов, с предложениями, варьирующимися от манипулирования отдельными атомами или ионами до использования полупроводников и сверхпроводящих цепей. В настоящее время считается, что подход сверхпроводящих схем имеет преимущество с точки зрения реализации состояний квантовой суперпозиции в больших схемах и относительной простоты достижения сильной связи кубитов, необходимой для высокоскоростного выполнения двухкубитных вентилей.
Связывание кубитов осуществляется с помощью соединителя (рис. 1). До недавнего времени опорными устройствами были фиксированные муфты с постоянной силой сцепления.*7, но теперь внимание обращается на настраиваемые муфты, которые, как считается, обеспечивают регулируемую силу связи, необходимую для повышения производительности.
Перестраиваемые ответвители удовлетворяют противоречивым требованиям: быстрый двухкубитный вентиль с сильной связью, а также возможность уменьшить ошибки от остаточной связи путем отключения связи. Кроме того, предпочтительно, чтобы кубит, используемый в вычислениях, представлял собой трансмон-кубит с фиксированной частотой, который является высокостабильным, имеет простую структуру и прост в изготовлении. Кроме того, частоты двух связанных кубитов должны значительно различаться, поскольку это уменьшает ошибки перекрестных помех и устойчиво к отклонениям от расчетных значений частот кубитов, тем самым повышая производительность при производстве устройств. Проблема здесь, однако, заключается в том, что ни один настраиваемый ответвитель еще не смог совместить полное разъединение и быстрые операции с двумя кубитами для двух кубитов трансмонов с фиксированной частотой со значительно разными частотами.
