使用多種方法實現(xiàn)自動化量子參數(shù)提取和交叉檢查，降低硬件工程師仿真超導量子比特的門檻

對超導體電磁特性建模，利用穩(wěn)健的非線性電路環(huán)境管理復雜的量子放大器設計

使用量子組件資源庫快速完成量子芯片版圖設計

2024年3月6日，是德科技（Keysight Technologies,Inc.）推出 QuantumPro 解決方案。作為是德科技在量子電子設計自動化（EDA）領域推出的首個電磁（EM）設計和仿真一體化工具和工作流程，該解決方案專為創(chuàng)建基于超導量子比特的量子計算機量身定制。QuantumPro 解決方案涵蓋原理圖設計、版圖創(chuàng)建、電磁（EM）分析、非線性電路仿真和量子參數(shù)提取五大基本功能模塊，實現(xiàn)了與先進設計系統(tǒng)（ADS）2024 平臺的有機結合。

大多數(shù)微波工程師在量子設計方面的能力有限。開發(fā)超導量子比特通常要付出很長的時間和很高的成本，此外還會遇到需要掌握多種不同工具這樣的麻煩。 QuantumPro 把傳統(tǒng)的微波結果輸出智能轉換成 ADS 平臺內易于調整的量子參數(shù)，在量子和微波工程之間搭建起一座橋梁。有了 QuantumPro，工程師能夠輕松調整量子電路設計，加快芯片和系統(tǒng)的上市速度。 QuantumPro 設計和仿真解決方案的主要功能包括：

使用基于矩量法（MOM）的電磁仿真方法快速、經濟高效地開發(fā)量子芯片。非線性電路求解器可以對量子芯片執(zhí)行power-dependent 性能的深入分析。

MOM 不是對整個電場求解，而只是對金屬表面上的電流求解，這樣就大大降低了計算成本。通過聯(lián)合仿真和參數(shù)分析，它可以實現(xiàn)量子比特和諧振器的無縫調諧。

使用非線性電路設計環(huán)境（諧波平衡和 X 參數(shù)）簡化量子放大器的設計。量子放大器是量子系統(tǒng)輸出鏈條上的關鍵模塊，可以提高讀出保真度。諧波平衡求解器能處理具有幾個到幾千個約瑟夫森結的放大器設計，并且能詳盡地分析放大器性能，例如增益分布、增益紋波、混頻產物、量子效率和增益壓縮。ADS 可用于檢查放大器與環(huán)形器等其他模塊級聯(lián)時的性能，從而徹底掌握其整體功能。

把量子版圖組件資源庫納入 ADS 中，該資源庫包含許多常用量子設計，例如 transmon 和共面波導（CPW）曲折線諧振器。有助于在 ADS 版圖環(huán)境中創(chuàng)建量子芯片，并且用可以輕松調整和優(yōu)化的參數(shù)化對象來表示芯片的幾何特征。該資源庫中的 CPW 組件具有內置的氣隙，對阻止 CPW 共模的傳播起著至關重要的作用。

Qilimanjaro Quantum Tech 公司成立于 2019 年。作為 QuantumPro 的早期采用者之一，該公司計劃為量子計算機提供云訪問。通過協(xié)同設計芯片和算法來避開量子比特脆弱性這個障礙，該公司開發(fā)出了能快速投入市場的應用專用模擬量子計算機。Qilimanjaro 公司充分利用基于超導量子比特的量子計算最新技術成果，打造出了一款能夠讓客戶利用量子優(yōu)勢的模擬量子處理器。為了充分發(fā)揮潛力，該處理器把模擬量子芯片與長相干超導通量量子比特、純量子相互作用和密集量子比特連通性相結合，提高了計算能力。Qilimanjaro 公司的量子方法合理避開了基于門的系統(tǒng)提出的高糾錯要求。

Qilimanjaro 公司首席業(yè)務官 Albert Solana 表示：“我們一直在尋找一個能夠遵循微波工程既定原則的量子比特 EDA 解決方案。之所以選擇是德科技 QuantumPro 解決方案，是因為它提供了一個涵蓋設計、版圖、分析和提取的完整工作流。這款工具簡單易用，能夠滿足我們在芯片開發(fā)過程中提出的各種要求。”

是德科技 EDA 新興市場高級總監(jiān) Chris Mueth 表示：“QuantumPro 是我們在 EDA 領域推出的第一個電磁設計環(huán)境，能夠為超導量子比特開發(fā)提供一個完整工作流程。這套工具中的 3D EM 仿真器針對頻域和本征模提供有限元法（FEM），針對頻域分析提供 MOM，具有極高的精確度。從頻域和本征模解決方案中自動提取量子參數(shù)，使用內置的 Python 腳本輕松實現(xiàn)優(yōu)化。QuantumPro 還優(yōu)化了用于動態(tài)電感建模的 EM 工作流?！?/p>

審核編輯：劉清