論文の概要: Energy participation ratio analysis for very anharmonic superconducting circuits
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2411.15039v1
- Date: Fri, 22 Nov 2024 16:11:34 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-11-25 15:01:01.395804
- Title: Energy participation ratio analysis for very anharmonic superconducting circuits
- Title（参考訳）: 超高調波超伝導回路のエネルギー参加比解析
- Authors: Figen Yilmaz, Siddharth Singh, Martijn F. S. Zwanenburg, Jinlun Hu, Taryn V. Stefanski, Christian Kraglund Andersen,
- Abstract要約: 超伝導回路は大規模量子デバイスに採用されている。
超伝導回路設計を解析するための最も先進的な手法の1つは、エネルギー参加率(EPR)法である。
我々は、高非線形超伝導回路に効果的に対処するために、EPRアプローチを拡張した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.9895793818721335
- License:
- Abstract: Superconducting circuits are being employed for large-scale quantum devices, and a pertinent challenge is to perform accurate numerical simulations of device parameters. One of the most advanced methods for analyzing superconducting circuit designs is the energy participation ratio (EPR) method, which constructs quantum Hamiltonians based on the energy distribution extracted from classical electromagnetic simulations. In the EPR approach, we extract linear terms from finite element simulations and add nonlinear terms using the energy participation ratio extracted from the classical simulations. However, the EPR method relies on a low-order expansion of nonlinear terms, which is prohibitive for accurately describing highly anharmonic circuits. An example of such a circuit is the fluxonium qubit, which has recently attracted increasing attention due to its high lifetimes and low error rates. In this work, we extend the EPR approach to effectively address highly nonlinear superconducting circuits, and, as a proof of concept, we apply our approach to a fluxonium qubit. Specifically, we design, fabricate, and experimentally measure a fluxonium qubit coupled to a readout resonator. We compare the measured frequencies of both the qubit and the resonator to those extracted from the EPR analysis, and we find an excellent agreement. Furthermore, we compare the dispersive shift as a function of external flux obtained from experiments with our EPR analysis and a simpler lumped element model. Our findings reveal that the EPR results closely align with the experimental data, providing more accurate estimations compared to the simplified lumped element simulations.
- Abstract（参考訳）: 超伝導回路は大規模量子デバイスに採用されており、デバイスパラメータの正確な数値シミュレーションを行うことが課題である。
超伝導回路設計を解析するための最も先進的な手法の1つは、古典的な電磁シミュレーションから抽出されたエネルギー分布に基づいて量子ハミルトンを構成するエネルギー参加比(EPR)法である。
EPR法では,有限要素シミュレーションから線形項を抽出し,古典シミュレーションから抽出したエネルギー参加比を用いて非線形項を追加する。
しかし、EPR法は非線形項の低次展開に依存しており、高調波回路を正確に記述することは禁じられている。
そのような回路の例としてフラクソニウム量子ビットがあり、これはその寿命とエラー率の低さから近年注目されている。
本研究では、高非線形超伝導回路を効果的に扱うために、EPRアプローチを拡張し、概念実証として、フラクソニウム量子ビットにアプローチを適用する。
具体的には、リードアウト共振器に結合したフラクソニウム量子ビットを設計、製造、実験的に測定する。
量子ビットと共振器の測定周波数をEPR解析から抽出した周波数と比較した結果,良好な一致が得られた。
さらに, 分散シフトを, 実験から得られた外部フラックスの関数として, EPR解析と簡易なラムプ要素モデルと比較した。
その結果,EPRの結果は実験データと密接に一致していることが判明した。
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