正多边形超导量子比特的设计与仿真.pdfVIP

第42卷第2期算机仿真2025年2月

文章编号：1006-9348（2025)02-0317-05

正多边形超导量子比特的设计与仿真

李振宇，梁晨，张梦凡？，韩林3*

（1.郑州大学网络空间安全学院，河南郑州450002；

2.郑州大学计算机与人工智能学院，河南郑州450001；

3.国家超级计算郑州中心，河南郑州450001)

摘要：量子计算机的运算能力是由量子比特的数量和保真度共同决定的，一台实用的量子计算机需要大量的量子比特协同

工作，然而随着单个芯片上比特规模的增加，如何在有限空间的芯片上放置更多的比特，也是需要关注的一个问题。现专注

于单个超导量子比特所占的面积，通过设计仿真正多边形和圆形比特，首先提前定好比特电荷能和频率算出T，上限，使用

HFSS在相同的条件下改变比特的尺寸和耦合电容器的位置，并实现自动化仿真得到相关参数。实验结果表明在相同T，时

间上限的背景下比特形状越接近圆占用面积越小，为后续设计超导量子芯片提供参考。

关键词：超导量子芯片；量子比特；自动化仿真

中图分类号：TP391.9文献标识码：B

DesignandSimulationofRegularPolygonSuperconductingQubit

LIZhen-yu,LIANGChen,ZHANGMeng-fan²,HANLin3*

(1.SchoolofCyberScienceandEngineering,ZhengzhouUniversity,ZhengzhouHenan450002,China;

2.SchoolofComputerandArtificialIntelligenceofZZU,ZhengzhouHenan450001,China;

3.NationalSupercomputingCenterInZhengzhou,ZhengzhouHenan450001,China)

ABSTRACT:Thecomputingpowerofthequantumcomputerisdeterminedbythenumberandfidelityofquantum

bits.Apracticalquantumcomputerneedsalargenumberofquantumbitstoworktogether.However,withthein-

creaseofthesizeofbitsonasinglechip,howtoplacemorebitsonachipwithlimitedspaceisalsoaproblemthat

needstobepaidattentionto.Thispaperfocusesontheareaoccupiedbyasinglesuperconductingqubit.Bydesigning

andsimulatingregularpolygonsandcircularbits,theupperlimitofT1iscalculatedbydeterminingthebitcharge

energyandfrequencyinadvance.HFSSisusedtochangethesizeofthebitandthepositionofthecouplingcapacitor

underthesameconditions,andtherelevantparametersareobtained