由Rigetti计算的19Q超导量子处理器。（Rigetti计算公司）
扩展量子计算机的一个基本障碍是“量子位干扰（qubit interference）”。在一项来自Rigetti Computing研究中，工程师和物理学家描述了一项突破，可以通过减少干扰来扩展实用量子处理器的尺寸。该论文的主要作者马特·雷阿戈（Matt Reagor）表示，“我们开发了一种技术，使我们能够在芯片上添加越来越多的量子位的同时，减少量子位之间的干扰，从而保留执行独立于（大）量子寄存器状态的逻辑运算的能力。”
为了解释这个概念，Rigetti团队用酒杯来类比量子位：
碰杯，你会听到它以共振频率（通常在400Hz左右）响起。同样，该频率的声波会使同一个杯子振动。杯子中不同形状或数量的液体会产生不同的共振频率。碰杯会导致附近相同的酒杯振动。不同形状的杯子是“非共振杯子”，这意味着它们根本不会振动。
那么，杯子和量子比特有什么关系呢？
Reagor解释说，超导量子处理器上的每个物理量子位都以振荡电流的形式存储能量。“把每个量子位想象成一个杯子，”他说。一个量子位的逻辑状态（例如“0”或“1”）由其相应电流的状态编码。在我们的类比中，这相当于酒杯是否在振动。”
一类非常成功的超导量子位的纠缠门是通过将两个或更多的量子位调谐到彼此共振来工作的。在这个调谐点上,“酒杯”接收到彼此的“振动”。这种效应可以强大到足以产生重大的、有条件的振动变化，可以作为条件逻辑加以利用。想象一下，从一个杯子里倒酒或吸酒来进行这种调音。有了量子位，就有了可调谐的电路元件来实现同样的目的。
“随着我们扩大量子处理器的规模，在执行特定的条件逻辑门时，需要管理越来越多的酒杯，”Reagor说。“想象一下，把一把相同的杯子排成一行，里面的酒越来越多。现在我们想把一个杯子调到与另一个杯子共振，而不干扰任何其他的杯子。要做到这一点，你可以试着平衡酒杯中的酒度。但这种转移必须是瞬间的，以免沿途晃动其余的杯子。假设一个杯子在一个频率（称之为400Hz）下共振，而附近的另一个杯子具有不同的频率（例如380Hz）。现在，我们利用一种微妙的音乐效果，实际上是要反复注满和耗尽其中一个玻璃杯。”
他继续说，“我们在不同的杯子频率下重复填充操作（这里，每秒20次，或20Hz）。通过这样做，我们为这个杯子创造了一个与另一杯子完全共振的节拍音符。物理学家有时称之为参数过程。我们的节拍音符是“纯粹的”——它没有干扰其他杯子的频率成分。这就是我们在最近的工作中展示的，我们用参数化（parametric）的两量子位门导航了一个复杂的8量子位处理器。”
那么，这项技术是如何实现的？
在不需要中间耦合器的情况下，Rigetti团队在八量子位处理器的四量子位子阵列上演示了一种执行通用量子计算的参数方案。通过这样，降低了电路设计的复杂性，简化了产生多量子比特纠缠门的过程，以一种频率选择性的方式，减轻了频率拥挤的挑战。
图A显示了实验中使用的量子处理器的光学图像。多量子位晶格由交替的可调和固定频率的传输子组成，每个传输子电容性地耦合到两个最近的邻居，以形成环形拓扑。
该处理器制作在一个高电阻率硅晶片上，具有28个超导硅通孔（tsv）。这些tsv改善了电磁隔离和基底模式的抑制。制造过程需要深度离子蚀刻，包括将超导材料沉积到蚀刻腔中。芯片上三个超导量子比特的示意图如图B所示。可调谐晶体管设计有不对称的约瑟夫森结，以提供第二个通量不敏感的偏置点。表1列出了所有八个量子位的特征参数。
Rigetti团队在子阵列上测量了高达95%的双量子位门保真度，并证明了这些门对剩余六个量子位的辅助寄存器的状态的有限敏感性。该处理器通过了多量子位随机基准测试和门集断层扫描等一系列基准测试。结果显示，使用这种架构的未来设备的参数可改善，这为进一步构建高保真、可扩展的量子处理器提供了一个有希望的基础。
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