Kvantmekaniken beskriver den osynliga världen av atomer och molekyler med hjälp av kvantöverlagringstillstånd, vilket gör att ett fysiskt system kan se ut att vara i två helt olika tillstånd samtidigt. Kvantdatorer använder denna mystiska egenskap för att utföra beräkningar som är praktiskt taget omöjliga med konventionella datorer, en förmåga som har väckt stor uppmärksamhet de senaste åren.
Kvantdatorer använder qubits i kvantöverlagringstillstånden 0 och 1 för att utföra beräkningar. Varje kvantberäkning exekveras med två grundläggande operationer, single-qubit-grindar och två-qubit-grindar*6. För att realisera högpresterande kvantdatorer behöver vi snabba och exakta grindoperationer.
Utveckling av kvantdatorer främjas över hela världen, och detta har lett till antagandet av flera tillvägagångssätt, med förslag som sträcker sig från manipulering av enstaka atomer eller joner till användning av halvledare och supraledande kretsar. Tillvägagångssättet med supraledande kretsar anses nu ha en fördel när det gäller att realisera kvantöverlagringstillstånd i stora kretsar, och i den relativa lättheten att uppnå den starka kopplingen av qubits som är nödvändiga för höghastighetsexekvering av två-qubit-grindar.
Koppling av qubits görs med en koppling (Fig. 1). Fram till nyligen har stödanordningarna varit fasta kopplingar med konstant kopplingsstyrka*7, men uppmärksamheten riktas nu mot avstämbara kopplingar, som anses erbjuda den justerbara kopplingsstyrkan som krävs för att förbättra prestandan.
Avstämbara kopplingar uppnår motsägelsefulla krav: en snabb två-qubit-grind med stark koppling, tillsammans med förmågan att minska fel från kvarvarande koppling genom att stänga av kopplingen. Det är också att föredra att qubiten som används i beräkningar är en transmon-qubit med fast frekvens, som är mycket stabil, har en enkel struktur och är lätt att tillverka. Dessutom bör frekvensen för de två qubits som kopplas vara signifikant olika, eftersom detta minskar överhörningsfel och är robust mot avvikelser från designvärdena för qubit-frekvenser, vilket förbättrar utbytet vid enhetstillverkning. Problemet här är dock att ingen avstämbar kopplare ännu har kunnat kombinera fullständig frånkoppling och snabba två-qubit-grindoperationer för två fastfrekventa transmon-qubitar med signifikant olika frekvenser.
