SNUEI

Shape optimization of superconducting transmon qubits for low surface dielectric loss

2023 · Journal of Physics D Applied Physics

저자

Sungjun Eun, Seong Hyeon Park, Kyungsik Seo, Kibum Choi, 한승용 (Seungyong Hahn)

연구주제

Quantum Information and Cryptography

NTIS 과학기술표준분류

에너지/자원만에너지·환경·원자력 확장

전기/전자 > 중전기기 > 초전도 기술/제품에너지 외

배정 근거: 논문을 지원한 과제의 분류(정책 연계 맵과 같은 방법).

AI 연구 키워드·방법

dielectric loss superconducting qubit 트랜스몬 큐비트

유한요소 해석(FEA) 최적화

키워드 (OpenAlex)

transmon qubits shape optimization decoherence quality factor T1 relaxation time spline curves global optimization superconducting qubits

초록

Abstract Surface dielectric loss from superconducting transmon qubits is believed to be one of the dominant sources of decoherence. Reducing surface dielectric loss is crucial for achieving a high quality factor and a long relaxation time (T 1), which can be engineered by carefully changing the geometry of a transmon. In this paper, we present a shape-optimization approach to reduce surface dielectric loss in a transmon qubit. The capacitor pads and junction wires of transmons are shaped as spline curves and optimized through the finite-element method and a global optimization algorithm. We find that the participation ratio of capacitor pads and junction wires can be reduced by 15 % − 18 % and 22 % − 26 % compared to previous designs, while the overall footprint and anharmonicity are maintained at acceptable values. As a result, the two-level system-limited quality factor and the corresp…

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