論文の概要: Simulation Framework for the Automated Search of Optimal Parameters Using Physically Relevant Metrics in Nonlinear Superconducting Quantum Circuits
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.26479v1
- Date: Thu, 30 Oct 2025 13:32:57 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-10-31 16:05:09.830553
- Title: Simulation Framework for the Automated Search of Optimal Parameters Using Physically Relevant Metrics in Nonlinear Superconducting Quantum Circuits
- Title（参考訳）: 非線形超伝導量子回路における物理量を用いた最適パラメータの自動探索のためのシミュレーションフレームワーク
- Authors: Emanuele Palumbo, Alessandro Alocco, Andrea Celotto, Luca Fasolo, Bernardo Galvano, Patrizia Livreri, Emanuele Enrico,
- Abstract要約: JCO(JosephsonCircuitsr.jl)は、JuliaのJosephsonCircuits.jlライブラリをベースにしたシミュレーションおよび最適化フレームワークである。
ジョゼフソン接合(JJs)やその他の非線形要素を含む超伝導回路をラムド要素法でモデル化する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 36.03222474214894
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: In this contribution we present JosephsonCircuitsOptimizer.jl (JCO), a simulation and optimization framework based on the JosephsonCircuits.jl library for Julia. It models superconducting circuits that include Josephson junctions (JJs) and other nonlinear elements within a lumped-element approach, leveraging harmonic balance, a frequency-domain technique that provides a computationally efficient alternative to traditional time-domain simulations. JCO automates the evaluation of optimal circuit parameters by implementing Bayesian optimization with Gaussian processes through a device-specific metric and identifying the optimal working point to achieve a defined performance function. This makes it well suited for circuits with strong nonlinearity and a high-dimensional set of coupled design parameters. To demonstrate its capabilities, we focus on optimizing a Josephson Traveling-Wave Parametric Amplifier (JTWPA) based on Superconducting Nonlinear Asymmetric Inductive eLements (SNAILs), operating in the three-wave mixing regime. The device consists of an array of unit cells, each containing a loop with multiple JJs, that amplifies weak quantum signals near the quantum noise limit. By integrating efficient simulation and optimization strategies, the framework supports the systematic development of superconducting circuits for a broad range of applications.
- Abstract（参考訳）: このコントリビューションでは、JosephsonCircuitsOptimizer.jl(JCO)を紹介します。
ジョセフソン接合(JJ)や他の非線形要素を含む超伝導回路をモデル化し、従来の時間領域シミュレーションに代わる計算効率のよい周波数領域技術であるハーモニックバランスを利用する。
JCOは、デバイス固有の計量を用いてガウス過程を用いてベイズ最適化を実装し、定義された性能関数を達成するための最適作業点を特定することにより、最適回路パラメータの評価を自動化する。
これにより、強い非線形性と高次元の結合設計パラメータを持つ回路に適している。
そこで本研究では, 超電導非線形非対称誘導型eLements(SNAIL)に基づくJTWPA(Josephson Traveling-Wave Parametric Amplifier)の最適化に着目する。
デバイスは、複数のJJを持つループを含むユニットセルの配列で構成され、量子ノイズ限界の近くで弱い量子信号を増幅する。
効率的なシミュレーションと最適化戦略を統合することで、このフレームワークは幅広い用途に超伝導回路を体系的に開発することを支援する。
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