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交换耦合的优点是它的可控性 ， 在可控的时间内调制两个相邻量子点之间的隧道耦合 。 然后 ， 双量子位系统的演化取决于电子态的波函数重叠 ， 从而导致电子位置的物理交换以执行√SWAP纠缠门 。 交换耦合量子比特的一个主要技术挑战是隧道速率对栅极电压的敏感性以及电子必须在彼此之间的纳米范围内进行耦合的要求 。 后一方面导致栅电极拥挤和串扰缓解的挑战 。
【交换耦合的优点是可控性，在可控的时间内调制两个相邻量子点间的隧道耦合】
利用中间电子态的替代耦合方案目前是一个活跃的研究领域 。 另一个富有成果的方向是通过腔谐振器耦合远程S-T量子比特 ， 遵循与超导量子比特类似的方法 。 迄今为止 ， 尚未证明使用E-O量子位的双量子位门 ， 尽管量子位耦合方案可能类似于S-T量子位 。 由于非常弱的自旋-自旋耦合 ， 俘获离子超精细和塞曼量子比特之间的直接相互作用可以忽略不计 。 然而 ， 多个离子在单个俘获势中的运动是非常强耦合的 。
因此 ， 几乎所有在被捕获离子量子比特之间执行的纠缠门都是使用被捕获离子的量子运动作为中间“总线”来实现的 。 通过使用外部控制场以适当的方式将捕获的离子自旋与其运动耦合 ， 实现有效的离子-离子相互作用 。 通常这是用激光束完成的 ， 但也可以使用射频和微波场来完成 。 至关重要的是 ， 自旋运动耦合需要控制场在陷阱中离子量子力学零点运动的空间范围内的空间梯度 ， 典型值约为十纳米 。
ω01附近 ， 通常为几千兆赫 ， 自由空间微波的磁场梯度在这个长度范围内非常小 。 然而 ， 梯度强度可忽略不计的微波磁场可以与额外的静态或几兆赫兹磁场梯度相结合 ， 以产生所需的自旋运动耦合 。 微波频率接近ω01或与离子运动频率接近共振的磁场梯度也可用于自旋运动耦合和纠缠门 。 这些门协议通常在表面电极陷阱中执行 ， 其中可以产生更大的近场磁场梯度 。 已经进行了许多基于高保真微波的离子间纠缠门的实验演示 。
一般来说 ， 这些门比基于激光的纠缠门要慢 ， 后者可以在几十或几百微秒内完成 ， 有些甚至快到几
虽然技术之间的细节差异很大 ， 但运行量子处理器需要某种形式的脉冲射频波形和基带控制信号 。 通过可调谐耦合器连接的一对超导量子位的示例性控制系统 。 每个XY控制信号使用单边带混合生成 ， 复包络使用一对高速DAC生成 。 或者 ， 有时使用高速DAC直接生成RFXY信号 ， 从而无需模拟混频 。 XY信号被严重衰减以抑制量子位驱动端口处的热噪声 。
另外三个DAC生成驱动Z控制线和耦合器偏置端口所需的宽带控制信号 。 这些DAC具有14位分辨率 ， 这是对量子位和耦合器进行频率控制的要求 。 数字波形是使用现场可编程门阵列生成的 ， 可编程门阵列被配置为协调量子算法 。 诸如此类的架构可扩展到数百个量子位 ， 并在量子计算
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