MARC

 008260126s2025        us                              c    eng  d
■001000017357014
■00520260202103116
■006m          o    d                
■007cr#unu||||||||
■020    ▼a9798286437405
■035    ▼a(MiAaPQ)AAI31937261
■040    ▼aMiAaPQ▼cMiAaPQ
■0820  ▼a530.1
■1001  ▼aRichman,  Brittany  Rachel.▼0(orcid)0009-0007-0609-2689
■24510▼aModeling  Superconducting  Circuits  for  Quantum  Computing  and  Quantum  Sensing  Applications
■260    ▼a[Sl]▼bUniversity  of  Maryland,  College  Park▼c2025
■260  1▼aAnn  Arbor▼bProQuest  Dissertations  &  Theses▼c2025
■300    ▼a311  p
■500    ▼aSource:  Dissertations  Abstracts  International,  Volume:  86-12,  Section:  B.
■500    ▼aAdvisor:  Taylor,  Jacob  M.;Lobb,  Christopher  J.
■5021  ▼aThesis  (Ph.D.)--University  of  Maryland,  College  Park,  2025.
■520    ▼aSuperconducting  circuits  are  at  the  forefront  of  quantum  computing  and  quantum  sensing  technologies,  where  accurate  modeling  and  simulation  are  crucial  for  understanding  and  optimizing  their  performance.  In  this  dissertation,  we  study  modeling  techniques  and  novel  device  designs  to  advance  these  technologies,  focusing  on  efficient  simulations,  direct  velocity  measurement,  and  nonreciprocal  devices  for  quantum  information  processing.  First,  we  investigate  the  use  of  discrete  variable  representations  (DVRs)  to  numerically  represent  superconducting  circuits,  exploring  their  use  and  effectiveness  in  several  prototypical  examples.  We  find  that  not  only  are  these  DVRs  capable  of  achieving  decoherence-accurate  simulation,  i.e.,  accuracy  at  the  resolution  of  experiments  subject  to  decay,  decoherence,  and  dephasing,  they  also  demonstrate  improvements  in  efficiency  with  smaller  basis  sizes  and  better  convergence  over  current  standard  approaches,  showing  that  DVRs  are  an  advantageous  alternative  for  representing  superconducting  circuits.We  then  consider  a  specific  quantum  sensing  application,  direct  velocity  measurement  in  superconducting  circuits.  We  propose  and  characterize  theoretical  models  for  backaction  evading,  direct  velocity  measurement  that  utilize  traditional  electric  and  magnetic  transducers.  We  consider  the  readout  of  this  signal  via  electric  or  magnetic  field  sensing  by  creating  generic  models  analogous  to  the  standard  optomechanical  position-sensing  problem,  thereby  facilitating  the  assessment  of  measurement-added  noise.  Using  simple  models  that  characterize  a  wide  range  of  transducers,  we  find  that  the  choice  of  readout  scheme  -  voltage  or  current  -  for  each  mechanical  detector  configuration  implies  access  to  either  the  position  or  velocity  of  the  mechanical  sub-system.Finally,  we  explore  the  application  of  superconducting  circuits  in  nonreciprocal  devices,  such  as  circulators.  Commercial  circulators  in  the  microwave  domain  typically  use  ferromagnetic  materials  and  wave  interference,  requiring  large  devices  and  large  magnetic  fields.  However,  quantum  information  devices  for  sensing  and  computation  require  small  sizes,  lower  fields,  and  better  on-chip  integration.  Equivalences  to  ferromagnetic  order  -  such  as  the  XY  model  -  can  be  realized  at  much  lower  magnetic  fields  by  using  arrays  of  superconducting  islands  connected  by  Josephson  junctions.  Here  we  show  that  the  quantum-coherent  motion  of  a  single  vortex  in  such  an  array  suffices  to  induce  nonreciprocal  behavior,  enabling  a  small-scale,  moderate-bandwidth,  and  low  insertion  loss  circulator  at  very  low  magnetic  fields  and  at  microwave  frequencies  relevant  for  experiments  with  qubits.
■590    ▼aSchool  code:  0117.
■650  4▼aQuantum  physics
■650  4▼aApplied  physics
■650  4▼aElectrical  engineering
■653    ▼aSuperconducting  circuits
■653    ▼aDiscrete  variable  representations
■653    ▼aQuantum  sensing
■653    ▼aMechanical  sub-system
■653    ▼aQuantum  computing
■690    ▼a0599
■690    ▼a0544
■690    ▼a0215
■71020▼aUniversity  of  Maryland,  College  Park▼bPhysics.
■7730  ▼tDissertations  Abstracts  International▼g86-12B.
■790    ▼a0117
■791    ▼aPh.D.
■792    ▼a2025
■793    ▼aEnglish
■85640▼uhttp://www.riss.kr/pdu/ddodLink.do?id=T17357014▼nKERIS▼z이  자료의  원문은  한국교육학술정보원에서  제공합니다.

Preview

Export

ChatGPT Discussion

AI Recommended Related Books