Wie man supraleitende Qubit-Schaltungen entwirft

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Entwurf und Analyse von Qubit-Layouts

Der Entwurf eines supraleitenden Qubits beginnt mit einer Schaltung, die Transmon-Qubits, koplanare Wellenleiter (CPW), Mäanderleitungsresonatoren und passive Hilfselemente enthält. Der Entwurf wird mithilfe von Quantenschaltungskomponenten in ein physikalisches Layout umgesetzt, wobei Anregungsstrukturen als Anregungsports für die elektromagnetische Analyse dienen. Das Layout wird anschließend als dreidimensionale Geometrie für die Vollwellenanalyse dargestellt.

Der elektromagnetische Workflow analysiert den Frequenzgang des Schaltkreises und liefert Informationen über seine Resonanzmoden. Im gezeigten Vier-Qubit-Beispiel wird mithilfe des entworfenen Qubit- und Resonatornetzwerks untersucht, ob das gewünschte Resonanzverhalten unter der für den Quantenbereich verwendeten Niedrigleistungsnäherung erreicht wird. Das fertige Layout kann anschließend im GDS-Format (Graphic Database System) für die Fertigung exportiert werden.

Lösung für das Design supraleitender Qubits

Ausgehend von der Topologie des supraleitenden Qubit-Schaltkreises wird das Schema in ein physikalisches Layout mit Transmon-Strukturen, koplanaren Wellenleitern, Mäanderresonatoren und Anregungsstrukturen übersetzt. Der Designprozess wandelt das Layout anschließend in eine dreidimensionale Geometrie für die elektromagnetische Analyse um und untersucht den resultierenden Frequenzgang und die Resonanzmoden. Die Anwendungsbeschreibung demonstriert diesen Prozess anhand eines Schaltkreises mit vier Transmon-Strukturen und vier Resonatoren und schließt mit dem GDS-Export für die Fertigung ab. Die aktuelle QuantumPro-Umgebung unterstützt diesen Designprozess durch die Integration von Schaltungs-/Layout-Design und elektromagnetischer Analyse für supraleitende Qubits mit Frequenzbereichs- und Eigenmodensimulationsfunktionen sowie automatisierter Quantenparameter-Extraktion.
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