PofoliaPofolia ile paylaşıldı

Quantum· 2026Q1

Süperiletken Kuantum Devre Optimizasyonu için Gradyan Tabanlı Genel Bir Çerçeve

A General Framework for Gradient-Based Optimization of Superconducting Quantum Circuits using Qubit Discovery as a Case Study

Taha Rajabzadeh, Alex Boulton-McKeehan, Sam Bonkowsky, David I. Schuster ve diğerleri

Kısa özet

Otomatik türev almayı SQcircuit yazılımına entegre eden yeni bir çerçeve, süperiletken kuantum devrelerinin gradyan tabanlı optimizasyonunu mümkün kılarak, daha iyi performans metriklerine sahip yeni kübit tasarımlarının keşfedilmesiyle gösterilmiştir.

Yapay zekâ ile başlık ve abstract'tan üretildi; tam metin okunmaz.

Ana noktalar

  • SQcircuit kullanarak süperiletken kuantum devrelerinin gradyan tabanlı optimizasyonu için bir çerçeve geliştirildi.
  • Büyük, seyrek Hamiltonyenlerin özsistemlerinin gradyanlarını verimli bir şekilde hesaplamak için otomatik türev alma entegre edildi.
  • Çerçeve kübit keşfi problemine uygulandı ve iyileştirilmiş performans metriklerine sahip tasarımlar belirlendi.
  • Optimize edilmiş devreler, kapı sayısı, kapı hızı, dekoherans süresi ve gürültü direncinde iyileşmeler gösterdi.

Yapay zekâ ile başlık ve abstract'tan üretildi; tam metin okunmaz.

Özet (abstract)

Engineering the Hamiltonian of a quantum system is fundamental to the design of quantum systems. Automating Hamiltonian design through gradient-based optimization can dramatically accelerate this process. However, computing the gradients of eigenvalues and eigenvectors of a Hamiltonian–a large, sparse matrix–relative to system properties poses a significant challenge, especially for arbitrary systems. Superconducting quantum circuits offer substantial flexibility in Hamiltonian design, making them an ideal platform for this task. In this work, we present a comprehensive framework for the gradient-based optimization of superconducting quantum circuits, leveraging the SQcircuit software package. By addressing the challenge of calculating the gradient of the eigensystem for large, sparse Hamiltonians and integrating automatic differentiation within SQcircuit, our framework enables efficient and precise computation of gradients for various circuit properties or custom-defined metrics, streamlining the optimization process. We apply this framework to the qubit discovery problem, demonstrating its effectiveness in identifying qubit designs with superior performance metrics. The optimized circuits show improvements in a heuristic measure of gate count, upper bounds on gate speed, decoherence time, and resilience to noise and fabrication errors compared to existing qubits. While this methodology is showcased through qubit optimization and discovery, it is versatile and can be extended to tackle other optimization challenges in superconducting quantum hardware design.

Yazarların özeti; kaynağından alınmıştır. Quantum, 2026 · DOI ↗

ÇıkarımlarPremium
Makaleye SorÜcretsiz hesapla

Ücretsiz hesapla devam et

Makaleye Sor ile bu makaleye günde 3 soru ücretsiz; makaleyi kaydet, kaynakçasını al, ilgi alanına göre her gün yeni özetler. Çıkarımlar Premium.

Web'de ücretsiz devam et

Google ya da Apple hesabınla giriş; kart istemez. Bu makaleye geri dönersin.

Telefonda:

Alan: Yapay Zeka

Artificial IntelligenceComputer Science