利用超导体电磁特性改进电路量化精度

近期进展表明，随着超导量子比特在量子信息处理中的应用，不断增长的需求要求电路布局的规模化和微型化。尽管取得了显著进展，但预测复杂电路的哈密顿量仍然具有挑战性。本文提出了一种改进的超导电路量化方法，纳入材料和几何相关的动感电感。该方法将超导薄膜建模为具有反射边界元，无缝集成到传统电路量化框架中，同时不增加计算复杂度。我们使用厚度为35 nm的无序钱锆薄膜制造的超导器件进行实验验证，结果表明，仅凭器件布局及超导薄膜和约瑟夫森结的材料特性，本方法即可实现对哈密顿量的显著精确预测。具体而言，传统方法在模式频率上的平均误差为5.4%，而本方法将其降低至1.1%。本方法使对具有无序薄膜或紧凑元件的超导器件进行系统性研究成为可能，从而实现大规模超导电路的精确工程化。