論文の概要: QuLTRA: Quantum hybrid Lumped and TRansmission lines circuits Analyzer

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.03651v1
• Date: Wed, 03 Sep 2025 18:58:41 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-09-12 14:31:34.686084
• Title: QuLTRA: Quantum hybrid Lumped and TRansmission lines circuits Analyzer
• Title（参考訳）: QuLTRA: 量子ハイブリッドLumpedおよびTRansmission Line circuits Analyzer
• Authors: Simona Zaccaria, Antonio Gnudi,
• Abstract要約: QuLTRAはオープンソースのPythonパッケージで、量子回路の量子回路を正確にシミュレーションする。 完全な電磁シミュレーションに頼ることなく, モード, アンハーモニック性, クロスカー相互作用, パーセル崩壊率を抽出する方法を示す。 アプリケーション例としては、Purcellフィルタの設計、マルチモード超強結合システム、多重量子ビット読み出し方式などがある。
• 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 QuLTRA (Quantum hybrid Lumped and TRansmission lines circuits Analyzer), an open-source Python package for the accurate simulation of superconducting quantum circuits containing both lumped and distributed elements. QuLTRA directly models coplanar waveguide (CPW) transmission lines and multi-line couplers without discretization into lumped-element equivalents, and extracts the circuit Hamiltonian parameters using the energy participation ratio (EPR) method. This approach enables fast and accurate extraction of mode frequencies, anharmonicities, cross-Kerr interactions, and Purcell decay rates without relying on full electromagnetic simulations, while naturally accounting for higher-order modes of distributed components. The performance of QuLTRA is validated against Ansys HFSS, pyEPR, QuCAT, and results from the literature, showing excellent agreement with orders-of-magnitude reductions in computational time with respect to full electromagnetic simulations. Some application examples are discussed, including the design of Purcell filters, multi-mode ultra-strong coupling systems, and multiplexed qubit readout schemes, demonstrating that QuLTRA can efficiently simulate complex architectures relevant to circuit quantum electrodynamics applications.
• Abstract（参考訳）: 本稿では,量子回路と分散素子の両方を含む超伝導量子回路の正確なシミュレーションを行うオープンソースPythonパッケージであるQuLTRA(Quantum hybrid Lumped and TRansmission lines circuits Analyzer)を提案する。 QuLTRAは、コプラナー導波路(CPW)伝送線路とマルチライン結合器を直接モデル化し、エネルギ参加比(EPR)法による回路ハミルトンパラメータを抽出する。 このアプローチは、分散成分の高次モードを自然に考慮しつつ、完全な電磁シミュレーションに頼ることなく、モード周波数、非調和性、クロスカー相互作用、およびパーセル崩壊率の高速かつ正確な抽出を可能にする。 QuLTRAの性能は、Ansys HFSS, pyEPR, QuCATに対して検証され、完全な電磁シミュレーションに関する計算時間のオーダー・オブ・マグニチュード・リダクションと良好な一致を示している。 応用例としては、Purcellフィルタの設計、マルチモード超強結合システム、多重量子ビット読み出し方式などを挙げ、QuLTRAが回路量子力学応用に関連する複雑なアーキテクチャを効率的にシミュレートできることを実証する。

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