論文の概要: Lattice field theory for superconducting circuits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.05851v1
• Date: Fri, 05 Dec 2025 16:26:18 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-12-13 22:40:57.097593
• Title: Lattice field theory for superconducting circuits
• Title（参考訳）: 超伝導回路の格子場理論
• Authors: Joshua Lin, Max Hays, Stephen Sorokanich, Julian Bender, Phiala E. Shanahan, Neill C. Warrington,
• Abstract要約: 本研究は格子場理論に基づく大規模量子回路解析のための新しい一般ab-initio法を導入する。 このアプローチは、量子計算に好適な特性を持つ特定の多成分超伝導量子ビットであるフラキソニウムに適用される。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0879626117219674
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Large superconducting quantum circuits have a number of important applications in quantum computing. Accurately predicting the performance of these devices from first principles is challenging, as it requires solving the many-body Schrödinger equation. This work introduces a new, general ab-initio method for analyzing large quantum circuits based on lattice field theory, a tool commonly applied in nuclear and particle physics. This method is competitive with state-of-the-art techniques such as tensor networks, but avoids introducing systematic errors due to truncation of the infinite-dimensional Hilbert space associated with superconducting phases. The approach is applied to fluxonium, a specific many-component superconducting qubit with favorable qualities for quantum computation. A systematic study of the influence of impedance on fluxonium is conducted that parallels previous experimental studies, and ground capacitance effects are explored. The qubit frequency and charge noise dephasing rate are extracted from statistical analyses of charge noise, where thousands of instantiations of charge disorder in the Josephson junction array of a fixed fluxonium qubit are explicitly averaged over at the microscopic level. This is difficult to achieve with any other existing method.
• Abstract（参考訳）: 大型超伝導量子回路は、量子コンピューティングに多くの重要な応用がある。 これらのデバイスの性能を第一原理から正確に予測することは困難であり、多体シュレーディンガー方程式を解く必要がある。 この研究は、格子場理論に基づく大規模量子回路を解析するための、新しい一般的なab-initio法を導入している。 この手法はテンソルネットワークのような最先端技術と競合するが、超伝導相に付随する無限次元ヒルベルト空間の切り離しによる体系的なエラーを避ける。 このアプローチは、量子計算に好適な特性を持つ特定の多成分超伝導量子ビットであるフラキソニウムに適用される。 フラキソニウムに対するインピーダンスの影響の系統的研究を行い, 従来の実験結果と対比し, 地中キャパシタンス効果について検討した。 固定されたフラクソニウム量子ビットのジョセフソン接合配列における電荷障害の数千のインスタンス化を顕微鏡レベルで明示的に平均化する。 これは既存の方法では達成が難しい。

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