論文の概要: X-parameter based design and simulation of Josephson traveling-wave
parametric amplifiers for quantum computing applications
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2211.05328v1
- Date: Thu, 10 Nov 2022 04:23:28 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-01-19 19:41:36.575426
- Title: X-parameter based design and simulation of Josephson traveling-wave
parametric amplifiers for quantum computing applications
- Title（参考訳）: Xパラメータに基づく量子コンピューティング応用のためのジョセフソン走行波パラメトリック増幅器の設計とシミュレーション
- Authors: Kaidong Peng, Rick Poore, Philip Krantz, David E. Root, Kevin P.
O'Brien
- Abstract要約: 本稿では, 汎用多ポート非線形パラメトリック回路のための, 効率的, 正確, 包括的解析フレームワークを提案する。
この手法をジョセフソン走行波パラメトリック増幅器(JTWPA)に適用する。
ゲインと量子効率は、時間領域解のフーリエ解析から得られたものと一致している。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We present an efficient, accurate, and comprehensive analysis framework for
generic, multi-port nonlinear parametric circuits, in the presence of
dissipation from lossy circuit components, based on "quantum-adapted"
X-parameters. We apply this method to Josephson traveling-wave parametric
amplifiers (JTWPAs) - a key component in superconducting and spin qubit quantum
computing architectures - which are challenging to model accurately due to
their thousands of linear and nonlinear circuit components. X-parameters are
generated from a harmonic balance solution of the classical nonlinear circuit
and then mapped to the field ladder operator basis, so that the energy
associated with each of the multiple interacting modes corresponds to photon
occupancy, rather than classical power waves. Explicit relations for the
quantum efficiency of a generic, multi-port, multi-frequency parametric circuit
are presented and evaluated for two distinct JTWPA designs. The gain and
quantum efficiency are consistent with those obtained from Fourier analysis of
time-domain solutions, but with enhanced accuracy, speed, and the ability to
include real-world impairments, statistical variations, parasitic effects, and
impedance mismatches (in- and out-of-band) seamlessly. The unified flow is
implemented in Keysight's PathWave Advanced Design System (ADS) and
independently in an open-source simulation code, JosephsonCircuits.jl, from the
MIT authors.
- Abstract（参考訳）: 量子適応型Xパラメータを用いて、損失回路成分の散逸の存在下で、汎用的、多ポート非線形パラメトリック回路のための効率的で正確かつ包括的分析フレームワークを提案する。
この手法をジョセフソン走行波パラメトリック増幅器(JTWPA)に適用し、超伝導およびスピン量子ビット量子コンピューティングアーキテクチャにおいて重要な要素である。
Xパラメータは古典的非線形回路の調和平衡解から生成され、次にフィールドラグ演算子基底にマッピングされるので、複数の相互作用モードのそれぞれに関連するエネルギーは古典的なパワーウェーブではなく光子占有に対応する。
汎用多ポート多周波数パラメトリック回路の量子効率の比例関係を提示し、2つの異なるJTWPA設計に対して評価した。
ゲインと量子効率は、時間領域解のフーリエ解析から得られたものと一致しているが、精度、速度、現実世界の障害、統計的変動、寄生効果、インピーダンスミスマッチ(バンド内およびバンド外)をシームレスに含む能力が向上している。
統合フローはKeysightのPathWave Advanced Design System (ADS)で実装され、MITの著者によるオープンソースシミュレーションコードであるJosephsonCircuits.jlで独立に実装されている。
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