针对非线性超导电路的JCO优化框架：基于集总元件方法和谐波平衡

本文介绍了JosephsonCircuitsOptimizer.jl（JCO），这是一款基于JosephsonCircuits.jl库的仿真与优化框架，用于Julia语言。它在集总元件方法的基础上，对包含Josephson结（JJs）和其他非线性元件的超导电路进行建模，利用谐波平衡（harmonic balance）技术，这是一种在传统时域仿真之上提供计算效率的频域技术。JCO通过实现基于高斯过程的贝叶斯优化来自动评估最佳电路参数，并通过特定于设备的度量标准识别实现特定性能函数的最优工作点。这使其特别适用于非线性强烈且具有高维耦合设计参数的电路。为展示其能力，我们聚焦于优化一种基于Superconducting Nonlinear Asymmetric Inductive eLements（SNAILs）的Josephson Traveling-Wave Parametric Amplifier（JTWPA），其在三波混合 regime 中工作。该装置由包含多个JJs的环形单元阵列组成，用于接近量子噪声极限放大微弱量子信号。通过集成高效的仿真与优化策略，该框架支持面向广泛应用的超导电路系统开发。