論文の概要: Improving the accuracy of circuit quantization using the electromagnetic properties of superconductors
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2410.24004v1
- Date: Thu, 31 Oct 2024 15:06:12 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-11-01 17:00:03.198053
- Title: Improving the accuracy of circuit quantization using the electromagnetic properties of superconductors
- Title（参考訳）: 超伝導体の電磁特性を用いた回路量子化の精度向上
- Authors: Seong Hyeon Park, Gahyun Choi, Eunjong Kim, Gwanyeol Park, Jisoo Choi, Jiman Choi, Yonuk Chong, Yong-Ho Lee, Seungyong Hahn,
- Abstract要約: 超伝導回路の量子化のための改良手法を提案する。
我々は,35nmの薄膜を有するニオブ薄膜からなる平面超伝導量子デバイスを用いて,本手法を実験的に検証した。
本手法は, 歪んだ薄膜, コンパクトで微細な素子をベースとした超伝導素子の系統的研究を可能にする。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.8635469418155406
- License:
- Abstract: Recent advances in quantum information processing with superconducting qubits have fueled a growing demand for scaling and miniaturizing circuit layouts. Despite significant progress, accurately predicting the Hamiltonian of complex circuits remains a challenging task. In this work, we propose an improved method for quantizing superconducting circuits that incorporates material- and geometry-dependent kinetic inductance. Our approach models thin superconducting films as equivalent reactive boundary elements, seamlessly integrating into the conventional circuit quantization framework without adding computational complexity. As a proof of concept, we experimentally verify our method using planar superconducting quantum devices made of 35 nm-thick disordered niobium films, known to exhibit large kinetic inductance values. We demonstrate significantly improved accuracy in predicting the Hamiltonian based solely on the chip layout and material properties of the superconducting films and Josephson junctions, with discrepancies in mode frequencies remaining below 2%. Our method enables systematic studies of superconducting devices based on disordered thin films or compact, fine-pitched elements and, more broadly, facilitates the precise engineering of superconducting quantum circuits at scale.
- Abstract（参考訳）: 超伝導量子ビットを用いた量子情報処理の最近の進歩は、回路レイアウトのスケーリングと小型化の需要を増大させた。
かなりの進歩にもかかわらず、複素回路のハミルトニアンを正確に予測することは難しい課題である。
そこで本研究では, 材料および形状に依存した動的インダクタンスを含む超伝導回路の量子化手法を提案する。
提案手法は, 超伝導薄膜を等価な反応性境界要素としてモデル化し, 計算複雑性を増すことなく, 従来の回路量子化フレームワークにシームレスに統合する。
概念実証として,35nmの薄めのニオブ薄膜からなる平面超伝導量子デバイスを用いて,大きな速度論的インダクタンス値を示す手法を実験的に検証した。
超伝導膜およびジョセフソン接合部のチップレイアウトと材料特性のみに基づくハミルトニアンの予測精度は,2%未満のモード周波数の相違がみられた。
本手法は, 歪んだ薄膜, コンパクトで微細な素子をベースとした超伝導素子の系統的な研究を可能にし, より広範に, 超伝導量子回路の高精度な設計を容易にする。
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