論文の概要: Immittance formulas for exact blackbox quantization and divergence-free effective models in circuit QED
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.26027v1
- Date: Wed, 26 Aug 2026 17:08:02 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-08-27 14:15:15.940112
- Title: Immittance formulas for exact blackbox quantization and divergence-free effective models in circuit QED
- Title（参考訳）: 回路QEDにおける正確なブラックボックス量子化とばらつきのない有効モデルに対するインミタンス公式
- Abstract要約: 超伝導立方体を容量的に、誘導的に、またはガルバニカルに受動線形環境に結合させるための正確なハミルトン式を提供する。
ブラックボックス量子化フレームワークをマルチポート、散逸、非相互設定に拡張する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Building on the first-order circuit quantization method [arXiv:2304.12252, arXiv:2401.09120], we provide simple formulas to construct exact Hamiltonians for Josephson-junction-based superconducting qudits capacitively, inductively, or galvanically coupled to passive linear environments. These environments may be multiport, multimode, discrete or continuous, reciprocal or nonreciprocal, and are characterized directly by their impedance or admittance matrices. In the weak-coupling regime, we further derive \emph{divergence-free} dispersive Hamiltonians for mode-resolved environments and transition-resolved weak-coupling master equations for dissipative continua. Mode structure, frequency renormalizations, environment-mediated interactions, decay rates, and directional cross couplings then follow from the same causal immittance response, while spurious Lamb-shift divergences arising from uncontrolled approximations in previous treatments are made explicit and avoided. We apply the theory to a set of illustrative circuits comprising a discrete resonator filter, finite-band metamaterial environments, nonreciprocal waveguide-QED systems, and superconducting giant atoms, for which analytical response matrices can be obtained, although the method is particularly well suited to numerical responses from electromagnetic solvers or experimental characterization. We thereby extend the black-box quantization framework to multiport, dissipative, and nonreciprocal settings, establishing a simple and scalable route toward optimized and automated electromagnetic design of large-scale superconducting quantum hardware.
- Abstract（参考訳）: 第一次回路量子化法 [arXiv:2304.12252, arXiv:2401.09120] に基づいて、ジョセフソン接合をベースとした超伝導キューディットを容量的に、誘導的に、またはガルバニカルに受動線形環境に結合させるための正確なハミルトン式を構築する。
これらの環境は、多重ポート、多重モード、離散的または連続的、相互的または非相互的であり、インピーダンス行列またはアクセタンス行列によって直接特徴付けられる。
弱カップリング系では、モード分解された環境に対する 'emph{divergence-free' 分散ハミルトニアンと、散逸連続体に対する遷移分解弱カップリングマスター方程式をさらに導出する。
モード構造, 周波数再正規化, 環境媒介相互作用, 崩壊速度, 方向性クロスカップリングは, 同じ因果伝達応答から導かれる。
本研究では, 電磁式ソルバの数値応答に特に適しているが, 離散共振器フィルタ, 有限バンドメタマテリアル環境, 非相互導波管-QED系, 及び解析応答行列が得られる超伝導巨大原子からなる照明回路に適用する。
これにより、ブラックボックス量子化フレームワークをマルチポート、散逸、非相互設定に拡張し、大規模超伝導量子ハードウェアの最適化および自動電磁設計に向けたシンプルでスケーラブルな経路を確立する。
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