超伝導量子ビット回路の設計方法

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量子ビットの配置の設計と解析

超伝導量子ビットの設計は、トランスモン量子ビット、共面導波管（CPW）伝送線路、メアンダー線共振器、および補助的な受動素子を含む回路から始まります。この設計は、量子回路コンポーネントを用いて物理的なレイアウトに変換され、電磁界解析用の励起ポートとして利用可能な発射構造が設けられます。その後、このレイアウトは全波解析を行うために3次元形状として表現されます。

電磁気ワークフローでは、回路の周波数応答を評価し、その共振モードに関する情報を提供します。ここで紹介する4キュービットの例では、設計されたキュービットおよび共振器ネットワークを用いて解析を行い、量子領域で用いられる低電力近似の下で、意図した共振挙動が得られているかどうかを検証します。その後、完成したレイアウトを、製造用にグラフィック・データベース・システム（GDS）形式でエクスポートすることができます。

超伝導キュービットの設計ソリューション

まず、超伝導量子ビット回路のトポロジーから始め、その回路図を、トランスモン構造、コプレーナ導波管ライン、メアンダーライン共振器、および励起構造を含む物理的なレイアウトに変換します。 次に、設計フローにより、そのレイアウトを電磁界解析用の3次元形状に変換し、その結果得られる周波数応答と共振モードを検証します。このアプリケーションノートでは、4つのトランスモンと4つの共振器からなる回路を用いてこのプロセスを解説し、製造のためのGDSエクスポートで締めくくります。現在のQuantumPro環境は、超伝導量子ビット向けの回路／レイアウト設計と電磁界解析を統合し、周波数領域および固有モードのシミュレーション機能、ならびに量子パラメータの自動抽出機能を備えることで、この設計フローに対応しています。
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