Die Integration, die Skalierung und das Auslesen von Arrays supraleitender Quantenbits (Qubits) mit Hilfe von Multiplexverfahren in Quantenschaltungen stellen aktuell eine große Herausforderungen an die supraleitenden Quantentechnologien. Um die Anzahl der Ausleseleitungen und damit den Eintrag von Wärme in das Kältebad zu reduzieren, wurden Hochfrequenz (HF-)-Multiplex-Verfahren für Multi-QuBit-Schaltungen vorgeschlagen. In einem solchen Ansatz werden die einzelnen Qubits jeweils an einen Resonator gekoppelt und die Signale auf einer gemeinsamen HF-Leitung zwischen dem Kältebad und der Raumtemperaturelektronik übertragen, siehe Abb. 1. Jeder der Resonatoren hat eine individuelle Grundfrequenz und ihre Bandbreiten sollten kleiner sein als die Frequenzunterschiede zwischen ihnen. 

Für ein solches Mikrowellen-Multiplexing-Design wird üblicherweise angenommen, dass jedes Qubit nur mit seinem eigenen Resonator wechselwirkt. In der Praxis werden jedoch eine Reihe von Wechselwirkungen aufgrund von Kopplungseffekten beobachtet. Solches Übersprechen kann die Qubit-Zustände und Eigenfrequenzen, die Übergangsfrequenzen zwischen dem Grund- und dem angeregten Zuständen, verändern, was zu einer Verschiebung der Resonanzfrequenzen von On-Chip-Qubit-Resonator-Systemen führt. Entsprechend dieser Änderungen kann das Übersprechen auch experimentell charakterisiert werden

In unserer praktischen Implementierung eines HF-Multiplex-Auslesens von supraleitenden Qubits besteht die Schaltung aus einer einzelnen koplanaren Übertragungsleitung, welche kapazitiv an eine Anzahl von koplanaren Viertelwellenlängen-Resonatoren mit unterschiedlicher Grundfrequenz gekoppelt ist. Jeder Resonator ist wiederum mit einem planaren Qubit vom Typ XMON gekoppelt (siehe Abb. 1). 

Es wurde experimentell gezeigt, dass das Qubit-Energiespektrum in Gegenwart eines zusätzlichen Signals, welches an die gemeinsame Übertragungsleitung angelegt wird, verändert wird. Wir zeigen damit, dass dieser Effekt durch das elektromagnetische Feld verursacht wird, welches sich durch die gemeinsame Massefläche ausbreitet und die Eigenschaften des Qubits verändert. Diese Mikrowellenfelder unterdrücken den kritischen Strom der Josephson-Übergänge, was zu der Qubit-Eigenfrequenzvariation führt. Die so gewonnenen Erkenntnisse sind wichtig für die Implementierung von skalierbaren supraleitenden integrierten Schaltungen für die Quanteninformationsverarbeitung und das Quantencomputing.