如何設計超導量子位元電路

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設計與分析量子位元佈局

超導量子位元（qubit）的設計始於一個包含跨子（transmon）量子位元、共面波導（CPW）傳輸線、蜿蜒線諧振器及輔助被動元件的電路。該設計透過量子電路元件轉化為實體佈局，其中發射結構可作為激發端口，供進行電磁分析之用。隨後，該佈局將以三維幾何模型呈現，以便進行全波分析。

電磁工作流程會評估電路的頻率響應，並提供有關其共振模態的資訊。在示範的四量子位元範例中，該分析利用所設計的量子位元與諧振器網路，以檢視在適用於量子領域的低功率近似下，是否能達成預期的共振行為。完成佈局後，即可將其匯出為圖形資料庫系統（GDS）格式，以供製造使用。

超導量子位元設計解決方案

首先從超導量子位元電路拓撲著手，將原理圖轉化為包含跨子結構、共面波導線、蜿蜒線諧振器及激發結構的實體佈局。 接著，設計流程會將佈局轉換為三維幾何模型以進行電磁分析，並檢視所得的頻率響應與共振模態。本應用說明書以一個包含四個跨子與四個諧振器的電路為例，示範此流程，並最終透過 GDS 匯出進行製程製造。當前的 QuantumPro 環境透過整合超導量子位元的電路／佈局設計與電磁分析，並具備頻域與本徵模模擬能力以及自動量子參數萃取功能，與此設計流程相契合。
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