在多量子位Maxwell-Schrödinger数值方法中纳入transmon量子位间的多量子比特交换耦合效应

超导量子比特已成为实现量子计算机的主导平台。对这些器件进行精确建模对于性能预测、设计改进和控制优化至关重要。当前许多建模方法依赖于集总电路近似或其他简化处理手段,这些方法在解析量子比特动力学与电磁电路间的相互作用时存在局限,常导致数值预测与实验结果出现显著偏差。为解决这些局限,研究人员开发了能自洽求解量子比特动力学薛定谔方程与经典麦克斯韦方程组的方法,这些方法已被证明能准确预测与超导量子比特控制和读取相关的多种效应。尽管取得这些成果,现有方法仍无法考虑导致量子比特间纠缠的多比特耦合效应。本研究通过严格推导跨导量子比特间的多比特耦合效应如何嵌入麦克斯韦-薛定谔方法体系来解决这一问题。为此,该团队基于早期针对色散区中通过共同电磁系统耦合的两个跨导量子比特的第一性原理推导,拓展了麦克斯韦-薛定谔方法框架。为验证该框架的可靠性,研究人员还提出新见解:将麦克斯韦-薛定谔方法视为捕捉非马尔可夫开放量子系统动力学的高效模拟策略。结果表明,这些效应会产生强烈的经典串扰,显著改变多比特动力学行为——该团队以交叉共振门为例进行了验证。虽然交叉共振实验中已观察到此类经典串扰效应,但先前的量子理论和器件分析均未能阐明其物理起源。
作者单位: VIP可见
页数/图表: 登录可见
提交arXiv: 2025-12-30 20:02

量科快讯