Estrazione degli accoppiamenti elettromagnetici dei modi nudi in grandi processori quantistici superconduttori

Abstract degli autori

Il controllo ad alta fedeltà dei processori quantistici superconduttori richiede una caratterizzazione accurata delle intensità di accoppiamento elettromagnetico tra gli elementi che costituiscono il dispositivo. Estrarre con precisione questi accoppiamenti in architetture su larga scala, che oggi comprendono centinaia di qubit, pone una difficile sfida di modellizzazione multiscala. Occorre considerare scale che vanno dalla geometria nanometrica delle giunzioni Josephson e dei relativi conduttori di collegamento alle dimensioni centimetriche degli involucri metallici che le racchiudono. Presentiamo quattro metodi numerici per estrarre gli accoppiamenti, basati sull’incrocio evitato dei livelli, sul rapporto di partecipazione energetica, sulla forza elettromotrice indotta e sulla matrice d’impedenza. Questi metodi sono progettati per funzionare con solutori elettromagnetici 3D disponibili in commercio. Valutiamo queste tecniche su una matrice $10\times10$ di qubit transmon, estraendone gli accoppiamenti con i modi stazionari dell’involucro. I nostri risultati mostrano che i metodi restituiscono intensità di accoppiamento coerenti, con una differenza relativa massima inferiore al 5%.