Analysis Of Arbitrary Superconducting Quantum Circuits Accompanied By A Python Package: SQcircuit

Újra kiadta Platón

Követő: 0

Taha Rajabzadeh¹, Zhaoyou Wang², Nathan Lee², Takuma Makihara², Yudan Guo²és Amir H. Safavi-Naeini²

¹Elektrotechnikai Tanszék, Stanford Egyetem, Stanford, CA 94305 USA
²EL Ginzton Laboratórium és Alkalmazott Fizikai Tanszék, Stanford Egyetem, Stanford, CA 94305 USA

Érdekesnek találja ezt a cikket, vagy szeretne megvitatni? Scite vagy hagyjon megjegyzést a SciRate-en.

Absztrakt

A szupravezető kvantumáramkörök ígéretes hardverplatformot jelentenek egy hibatűrő kvantumszámítógép megvalósításához. Az ezen a kutatási területen felgyorsuló haladás általános megközelítéseket és számítási eszközöket igényel a bonyolultabb szupravezető áramkörök elemzéséhez és tervezéséhez. Kidolgozunk egy keretrendszert egy szupravezető kvantumáramkör kvantált Hamilton-körének fizikai leírásából történő szisztematikus megalkotására. Ahogy az gyakran előfordul a többkoordinátás rendszerek kvantumleírásainál, a komplexitás gyorsan növekszik a változók számával. Ezért bevezetünk egy sor koordináta-transzformációt, amellyel megtalálhatjuk a Hamilton-féle hatékony átlósítására szolgáló bázisokat. Továbbá kiterjesztjük keretrendszerünk hatókörét, hogy kiszámítsa az áramkör kulcsfontosságú tulajdonságait, amelyek az új qubitek optimalizálásához és felfedezéséhez szükségesek. Az ebben a munkában leírt módszereket egy $tt{SQcircuit}$ nyílt forráskódú Python-csomagban valósítjuk meg. Ebben a kéziratban bemutatjuk az olvasónak a $tt{SQcircuit}$ környezetet és funkcionalitást. Egy sor példán keresztül bemutatjuk, hogyan lehet számos érdekes kvantumáramkört elemezni, és olyan jellemzőket szerezni, mint a spektrum, a koherenciaidők, az átmeneti mátrixelemek, a csatolási operátorok és a sajátfüggvények fáziskoordináta-reprezentációja.

► BibTeX adatok

@cikk{Rajabzadeh2023analysisofarbitrary, doi = {10.22331/q-2023-09-25-1118}, url = {https://doi.org/10.22331/q-2023-09-25-1118}, cím = {elemzés tetszőleges szupravezető kvantumáramkörök egy {P}ython csomaggal: {SQ}circuit}, szerző = {Rajabzadeh, Taha és Wang, Zhaoyou és Lee, Nathan és Makihara, Takuma és Guo, Yudan és Safavi-Naeini, Amir H.} , folyóirat = {{Quantum}}, issn = {2521-327X}, kiadó = {{Verein zur F{“{o}}rderung des Open Access Publizierens in den Quantenwissenschaften}}, kötet = {7}, oldalak = { 1118}, hónap = szept, év = {2023} }

► Referenciák

[1] 4 A. Gyenis, AD Paolo, J. Koch, A. Blais, AA Houck és DI Schuster, „Moving into the transmon: Noise-protected superconducting quantum circuits”, 6 2021. [Online]. Elérhető: https:///doi.org/10.1103/PRXQuantum.2.030101 0pt.
https:///doi.org/10.1103/PRXQuantum.2.030101

[2] 4 P. Krantz, M. Kjaergaard, F. Yan, TP Orlando, S. Gustavsson és WD Oliver, „A kvantummérnöki útmutató a szupravezető qubitekhez”, Appl. Phys. Rev, vol. 6. o. 21318, 6 2019. [Online]. Elérhető: https:///doi.org/10.1063/1.5089550 0pt.
https:///doi.org/10.1063/1.5089550

[3] 4 Z. Wang, T. Rajabzadeh, N. Lee és AH Safavi-Naeini, „Automated discovery of autonóm kvantum hibajavítási sémák”, PRX Quantum, vol. 3, sz. 2. o. 020302, 2022. [Online]. Elérhető: https:///doi.org/10.1103/PRXQuantum.3.020302 0pt.
https:///doi.org/10.1103/PRXQuantum.3.020302

[4] 4 T. Rajabzadeh, CJ Sarabalis, O. Atalar és AH Safavi-Naeini, „Photonics-to-free-space interface in lithium niobate-on-sapphire”, pp. STu4J–6, 2020. [Online]. Elérhető: https:///doi.org/10.1364/CLEO_SI.2020.STu4J.6 0pt.
https:///doi.org/10.1364/CLEO_SI.2020.STu4J.6

[5] 4 NR Lee, Y. Guo, AY Cleland, EA Wollack, RG Gruenke, T. Makihara, Z. Wang, T. Rajabzadeh, W. Jiang, FM Mayor et al., „Erős diszperzív csatolás mechanikus rezonátor és fluxónium között szupravezető qubit”, arXiv preprint arXiv:2304.13589, 2023. [Online]. Elérhető: https:///doi.org/10.48550/arXiv.2304.13589 0pt.
https:///doi.org/10.48550/arXiv.2304.13589
arXiv: 2304.13589

[6] 4 ZL Xiang, S. Ashhab, JQ You és F. Nori, „Hybrid quantum circuits: Superconducting circuits interacting with other quantum system”, Reviews of Modern Physics, vol. 85., 623–653. o., 4 2013. [Online]. Elérhető: https:///doi.org/10.1103/RevModPhys.85.623 0pt.
https:///doi.org/10.1103/RevModPhys.85.623

[7] 4 U. Vool és M. Devoret, „Bevezetés a kvantumelektromágneses áramkörökbe”, vol. 45. John Wiley and Sons Ltd, 7, 2017, 897–934. [Online]. Elérhető: https:///doi.org/10.1002/cta.2359 0pt.
https:///doi.org/10.1002/cta.2359

[8] 4 T. Menke, F. Häse, S. Gustavsson, AJ Kerman, WD Oliver és A. Aspuru-Guzik, „Szupravezető áramkörök automatizált tervezése és alkalmazása 4-helyi csatolókra”, npj Quantum Information, vol. 7. 2021. [Online]. Elérhető: https:///doi.org/10.1038/s41534-021-00382-6 0pt.
https://doi.org/10.1038/s41534-021-00382-6

[9] 4 WC Smith, A. Kou, U. Vool, IM Pop, L. Frunzio, RJ Schoelkopf és MH Devoret, „Quantization of inductively shunted superconducting circuits”, Physical Review B, vol. 94, 10. [Online]. Elérhető: https:///doi.org/2016/PhysRevB.10.1103 94.144507pt.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevB.94.144507

[10] 4 AJ Kerman: Komplex Josephson kvantumáramkörök hatékony numerikus szimulációja. [Online]. Elérhető: https:///doi.org/10.48550/arXiv.2010.14929 0pt.
https:///doi.org/10.48550/arXiv.2010.14929

[11] 4 MF Gely és GA Steele, „Qucat: Quantum circuit analizer tool in python”, 8. 2019. [Online]. Elérhető: http:///doi.org/10.1088/1367-2630/ab60f6 0pt.
https://doi.org/10.1088/1367-2630/ab60f6

[12] 4 P. Groszkowski és J. Koch, „Scqubits: a python package for superconducting qubits”, Quantum, vol. 5. o. 583, 11. 2021. [Online]. Elérhető: https:///doi.org/10.22331/q-2021-11-17-583 0pt.
https://doi.org/10.22331/q-2021-11-17-583

[13] 4 P. Aumann, T. Menke, WD Oliver és W. Lechner, „Circuitq: Nyílt forráskódú eszköztár szupravezető áramkörökhöz”, 6, 2021. [Online]. Elérhető: https:///doi.org/10.48550/arXiv.2106.05342 0pt.
https:///doi.org/10.48550/arXiv.2106.05342

[14] 4 X. You, JA Sauls és J. Koch, „Circuit quantization in the present of time-dependent external fluxus”, Physical Review B, vol. 99, 5 2019. [Online]. Elérhető: https:///doi.org/10.1103/PhysRevB.99.174512 0pt.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevB.99.174512

[15] 4 R.-P. Riwar és DP DiVincenzo, „Circuit quantization with time-dependent magnetic fields for reality geometries”, 3, 2021. [Online]. Elérhető: https:///doi.org/10.48550/arXiv.2103.03577 0pt.
https:///doi.org/10.48550/arXiv.2103.03577

[16] 4 JR Johansson, PD Nation és F. Nori, „Qutip: Nyílt forráskódú python keretrendszer nyílt kvantumrendszerek dinamikájához”, 10. 2011. [Online]. Elérhető: http:///doi.org/10.1016/j.cpc.2012.02.021 0pt.
https:///doi.org/10.1016/j.cpc.2012.02.021

[17] 4 P. Brooks, A. Kitaev és J. Preskill, „Protected gates for superconducting qubits”, 2. 2013. [Online]. Elérhető: http:///doi.org/10.1103/PhysRevA.87.052306 0pt.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.87.052306

[18] 4 P. Groszkowski, AD Paolo, AL Grimsmo, A. Blais, DI Schuster, AA Houck és J. Koch, „Coherence properties of the 0-$pi$ qubit”, 8 2017. [Online]. Elérhető: http:///doi.org/10.1088/1367-2630/aab7cd 0pt.
https:///doi.org/10.1088/1367-2630/aab7cd

[19] 4 A. Gyenis, PS Mundada, AD Paolo, TM Hazard, X. You, DI Schuster, J. Koch, A. Blais és AA Houck, „A 0 – $pi$ qubitből származtatott védett szupravezető áramkör kísérleti megvalósítása ”, PRX Quantum, vol. 2, 3 2021. [Online]. Elérhető: https:///doi.org/10.1103/PRXQuantum.2.010339 0pt.
https:///doi.org/10.1103/PRXQuantum.2.010339

[20] 4 B. Yurke és JS Denker, „Quantum network theory”, Physical Review A, vol. 29, 1419–1437, 3. 1984. [Online]. Elérhető: https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.29.1419 0pt.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.29.1419

[21] 4 G. Burkard, RH Koch és DP DiVincenzo, „A szupravezető qubitek dekoherenciájának többszintű kvantumleírása”, Physical Review B – Condensed Matter and Materials Physics, vol. 69, 2 2004. [Online]. Elérhető: https:///doi.org/10.1103/PhysRevB.69.064503 0pt.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevB.69.064503

[22] 4 Z. Huang, PS Mundada, A. Gyenis, DI Schuster, AA Houck és J. Koch, „Engineering dynamical sweet spots to protection qubits from 1/$f$ noise”, 4, 2020. [Online]. Elérhető: http:///doi.org/10.1103/PhysRevApplied.15.034065 0pt.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevApplied.15.034065

[23] 4 A. Di Paolo, TE Baker, A. Foley, D. Sénéchal és A. Blais, „Efficient modeling of superconducting quantum circuits with tensor networks”, npj Quantum Information, vol. 7, sz. 1., 1–11. o., 2021. [Online]. Elérhető: https:///doi.org/10.1038/s41534-020-00352-4 0pt.
https://doi.org/10.1038/s41534-020-00352-4

[24] 4 J. Koch, TM Yu, Jay, AA Houck, DI Schuster, J. Majer, A. Blais, MH Devoret, SM Girvin és RJ Schoelkopf, „Charge-insensitive qubit design from the cooper pair box”, Physical Review A – Atomic, Molecular and Optical Physics, vol. 76, 10 2007. [Online]. Elérhető: https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.76.042319 0pt.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.76.042319

[25] 4 AA Clerk, MH Devoret, SM Girvin, F. Marquardt és RJ Schoelkopf, „Bevezetés a kvantumzajba, mérésbe és erősítésbe”, Reviews of Modern Physics, vol. 82., 1155–1208. o., 4 2010. [Online]. Elérhető: https:///doi.org/10.1103/RevModPhys.82.1155 0pt.
https:///doi.org/10.1103/RevModPhys.82.1155

[26] 4 VB Braginsky, VS Ilchenko és KS Bagdassarov, „Az alapvető mikrohullámú abszorpció kísérleti megfigyelése kiváló minőségű dielektromos kristályokban”, 1987. [Online]. Elérhető: https:///doi.org/10.1016/0375-9601(87)90676-1 0pt.
https://doi.org/10.1016/0375-9601(87)90676-1

[27] 4 WC Smith, A. Kou, X. Xiao, U. Vool és MH Devoret, „Superconducting circuit protected by two-cooper-pair tunneling”, npj Quantum Information, vol. 6. 12. 2020. [Online]. Elérhető: https:///doi.org/10.1038/s41534-019-0231-2 0pt.
https://doi.org/10.1038/s41534-019-0231-2

[28] 4 G. Catelani, RJ Schoelkopf, MH Devoret és LI Glazman, „Kvázirészecskék által kiváltott relaxáció és frekvenciaeltolások szupravezető qubitekben”, Physical Review B – Condensed Matter and Materials Physics, vol. 84, 8 2011. [Online]. Elérhető: https:///doi.org/10.1103/PhysRevB.84.064517 0pt.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevB.84.064517

[29] 4 G. Ithier, E. Collin, P. Joyez, PJ Meeson, D. Vion, D. Esteve, F. Chiarello, A. Shnirman, Y. Makhlin, J. Schriefl és G. Schön, „Dekoherencia egy szupravezetőben kvantumbit áramkör”, Physical Review B – Condensed Matter and Materials Physics, vol. 72, 10 2005. [Online]. Elérhető: https:///doi.org/10.1103/PhysRevB.72.134519 0pt.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevB.72.134519

[30] 4 "Az sqcircuit github a következő címen található." [Online]. Elérhető: https:///github.com/stanfordLINQS/SQcircuit 0pt.
https:///github.com/stanfordLINQS/SQcircuit

[31] 4 „Az sqcircuit dokumentációja megtalálható az interneten.” [Online]. Elérhető: https:///sqcircuit.org/ 0pt.
https:///sqcircuit.org/

[32] 4 "Az sqcircuit dokumentációjának szfinx kódja a következő github címen található." [Online]. Elérhető: https:///github.com/stanfordLINQS/SQcircuit-doc 0pt.
https:///github.com/stanfordLINQS/SQcircuit-doc

[33] 4 M. Pechal és AH Safavi-Naeini, „Millimeter-wave interconnects for microwave-frequency quantum machines”, PHYSICAL REVIEW A, vol. 96. o. 42305, 2017. [Online]. Elérhető: https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.96.042305 0pt.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.96.042305

Idézi

[1] Andrew Osborne, Trevyn Larson, Sarah Jones, Ray W. Simmonds, Gyenis András és Andrew Lucas, „Symplectic geometry and circuit quantization”, arXiv: 2304.08531, (2023).

[2] Nathan RA Lee, Yudan Guo, Agnetta Y. Cleland, E. Alex Wollack, Rachel G. Gruenke, Takuma Makihara, Zhaoyou Wang, Taha Rajabzadeh, Wentao Jiang, Felix M. polgármester, Patricio Arrangoiz-Arriola, Christopher J. Sarabalis és Amir H. Safavi-Naeini, „Erős diszperzív csatolás egy mechanikus rezonátor és egy fluxónium szupravezető qubit között”, arXiv: 2304.13589, (2023).

[3] Zhaoyou Wang és Amir H. Safavi-Naeini, „Quantum control and noise protection of a Floquet $0-pi$ qubit”, arXiv: 2304.05601, (2023).

[4] IL Egusquiza és A. Parra-Rodriguez, „Algebraic canonical quantization of lumped superconducting networks”, Fizikai áttekintés B 106 2, 024510 (2022).

A fenti idézetek innen származnak SAO/NASA HIRDETÉSEK (utolsó sikeres frissítés: 2023-09-25 12:25:59). Előfordulhat, hogy a lista hiányos, mivel nem minden kiadó ad megfelelő és teljes hivatkozási adatokat.

Nem sikerült lekérni Az adatok által hivatkozott kereszthivatkozás utolsó próbálkozáskor 2023-09-25 12:25:57: Nem sikerült lekérni a 10.22331/q-2023-09-25-1118 hivatkozás által hivatkozott adatokat a Crossref-től. Ez normális, ha a DOI-t nemrég regisztrálták.

Ez a tanulmány a Quantumban jelent meg Creative Commons Nevezd meg 4.0 International (CC BY 4.0) engedély. A szerzői jog az eredeti szerzői jog tulajdonosainál marad, például a szerzőknél vagy intézményeiknél.

SEO által támogatott tartalom és PR terjesztés. Erősödjön még ma.
PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Erősítse meg magát. Hozzáférés itt.
PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Felerősített tudás. Hozzáférés itt.
PlatoESG. Carbon, CleanTech, Energia, Környezet, Nap, Hulladékgazdálkodás. Hozzáférés itt.
PlatoHealth. Biotechnológiai és klinikai vizsgálatok intelligencia. Hozzáférés itt.
Forrás: https://quantum-journal.org/papers/q-2023-09-25-1118/

Időbélyeg: 25. szeptember 2023.

Még több Quantum Journal

Sűrű és teljes rangú kernelek blokkkódolása hierarchikus mátrixok segítségével: alkalmazások kvantumnumerikus lineáris algebrában

Quantum Journal

Forrás csomópont: 2803273

Időbélyeg: 3. augusztus 2023.

Láncleképezési módszerek relativisztikus fény-anyag kölcsönhatásokhoz

Forrás klaszter:

Quantum Journal

Forrás csomópont: 3089374

Időbélyeg: 30. január 2024.

Tetszőleges szupravezető kvantumáramkörök elemzése Python csomag kíséretében: SQcircuit

Újra kiadta Platón

Absztrakt

► BibTeX adatok

► Referenciák

Idézi

Még több Quantum Journal

Sűrű és teljes rangú kernelek blokkkódolása hierarchikus mátrixok segítségével: alkalmazások kvantumnumerikus lineáris algebrában

A lokális mesteregyenletek megkerülik a szekuláris közelítést

Stabilizátorkódok számolása tetszőleges méretekhez

Szinergikus kvantumhiba-csökkentés véletlenszerű fordítással és nulla zaj extrapolációval a variációs kvantum-sajátmegoldóhoz

Kvantummódszerek neurális hálózatokhoz és alkalmazása az orvosi képosztályozáshoz

Hőállapot-előkészítés kerekítési ígéretekkel

Kölcsönösen elfogulatlan keretek

A véletlenszerű kvantumáramkörök megközelítőleg egységes $t$-kialakítások mélységben $Oleft(nt^{5+o(1)}right)$

Rólunk

Vertical Search & Ai

Emelvény

Maradjon kapcsolatban

Fiók