面向低表面介电损耗的超导 transmon 量子比特形状优化
量子物理
2023-09-12 v1
摘要
超导 transmon 量子比特的表面介电损耗被认为是退相干的主要来源之一。降低超导量子比特的表面介电损耗是实现高品质因数与长弛豫时间（）的一大挑战。改变 transmon 量子比特电容极板与结连线的几何形状，可实现对表面介电损耗的调控。本文提出一种用于降低 transmon 量子比特表面介电损耗的形状优化方法。将 transmon 量子比特的电容极板与结连线塑为样条曲线，并通过有限元法与全局优化算法的结合进行优化。随后，我们比较了优化结构与现有几何形状的表面参与比（其表示存储于各介电层中的电能占比，且与二能级系统（TLS）损耗成正比），以表明方法的有效性。结果表明，通过形状优化，电容极板与结连线的参与比相较先前设计可分别降低 16% 与 26%，而整体占位面积与非谐性维持可接受值。据此，受 TLS 限制的的品质因数及相应 提升了约 21.6%。
引用
@article{arxiv.2211.14159,
title = {Shape optimization of superconducting transmon qubit for low surface dielectric loss},
author = {Sungjun Eun and Seong Hyeon Park and Kyungsik Seo and Kibum Choi and Seungyong Hahn},
journal= {arXiv preprint arXiv:2211.14159},
year = {2023}
}