論文の概要: Low-energy spectrum of double-junction superconducting circuits in the Born-Oppenheimer approximation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.26374v1
• Date: Fri, 27 Mar 2026 12:58:48 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-03-30 21:49:48.508772
• Title: Low-energy spectrum of double-junction superconducting circuits in the Born-Oppenheimer approximation
• Title（参考訳）: ボルン・オッペンハイマー近似における二重接合超伝導回路の低エネルギースペクトル
• Authors: Leo Uhre Jakobsen, Ksenia Shagalov, David Feldstein-Bofill, Morten Kjaergaard, Karsten Flensberg, Svend Krøjer,
• Abstract要約: 超伝導-絶縁体-超伝導体接合は超伝導回路の基本的な非線形要素である。 2つの接合を直列に連結すると、全エネルギー相関係において高調波成分が生じる。 二重接合素子の高調波成分を分析し、電荷雑音に対する感度について検討する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
• Abstract: The superconductor-insulator-superconductor Josephson junction is the fundamental nonlinear element of superconducting circuits. Connecting two junctions in series gives rise to higher-harmonic content in the total energy-phase relation, enabling new design opportunities in multimode circuits. However, the double-junction element hosts an internal mode whose spectrum is set by the finite capacitances of the individual junctions. Using a Born-Oppenheimer approximation that treats the additional mode as fast compared to the qubit mode, we analyze the double-junction circuit element shunted by a large capacitor. Here, we derive an effective single-mode model of the qubit containing a correction term owing to the presence of the internal mode. We explore experimentally relevant parameter regimes and find that our model accurately describes the low-energy spectrum of the qubit. We further discuss how eliminating the internal degree of freedom affects the system's periodic boundary conditions and how this leads to non-uniqueness in performing the Born-Oppenheimer approximation. Finally, we analyze the harmonic content of the double-junction element and discuss its sensitivity to charge noise.
• Abstract（参考訳）: 超伝導体-絶縁体-超伝導体接合は超伝導回路の基本的な非線形要素である。 2つの接合を直列に接続することで、全エネルギー相関係における高調波の内容が生まれ、マルチモード回路における新たな設計機会がもたらされる。 しかし、二重接合要素は、個々の接合の有限容量によってスペクトルが設定される内部モードをホストする。 追加モードをクビットモードと比較して高速に扱うボルン・オッペンハイマー近似を用いて、大容量キャパシタによって誘導される二重接合回路素子を解析する。 ここでは、内部モードの存在により補正項を含む量子ビットの有効単一モードモデルを導出する。 実験により関係するパラメータ構造を探索し,我々のモデルが量子ビットの低エネルギースペクトルを正確に記述していることを見出した。 さらに,内部自由度がシステムの周期的境界条件にどのように影響するか,ボルン・オッペンハイマー近似の実行において不均一性をもたらすかについても論じる。 最後に、二重接合素子の高調波成分を分析し、電荷雑音に対する感度について議論する。

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