[发明专利]一种强耦合波导传播振幅获取方法及装置

说明书

本发明涉及强耦合波导传播振幅获取技术，目的在于解决强耦合波导传播振幅获取过程中，仿真过程首次计算准确率较低的问题。本发明的一种强耦合波导传播振幅获取方法包括：测量波导结构参数；将能量本征方程的求和项拆分为两部分，一部分为所有靠近所述能量本征方程待求变量的裸本征值的和，另一部分为所有远离所述能量本征方程待求变量的裸本征值的和；将新的求和项代入能量本征方程进行求解，将得到的解作为迭代初始值代入能量本征方程中本征值与本征矢量；根据本征值与本征矢量获得所述强耦合波导的传播振幅。本发明的一种强耦合波导传播振幅获取装置包括求和项拆分模块、初始值获取模块、本征值与本征矢量获取模块和传播振幅获取模块。

技术领域

本发明涉及一种强耦合波导传播振幅获取技术，特别是一种用于强耦合波导中超导量子位系统的半解析仿真方法。

背景技术

超导量子位的制备与演化是量子信息和量子计算领域的核心问题之一。将超导量子位系统置于强耦合波导中，可显著提高超导量子位与光子的相互作用强度，有利于超导量子位的操作和相干性的保持，广受相关研究的关注，对强耦合波导中超导量子位系统的仿真和相关设备的研制有指导意义。该仿真的关键在于求解系统的能量本征问题，包括计算相应的本征值和本征矢量，从而计算表征系统演化的传播振幅。

目前，在强耦合波导传播振幅仿真过程中，大多以系统的裸本征值(包括裸连续本征值与裸离散本征值，均为已知)作为能量本征方程的迭代初始值，对系统的能量本征方程进行数值求解。由于相邻裸连续本征值间隔极小(与系统线度成反比)，当方程待求变量位于裸连续本征值附近时能量本征方程变化剧烈，导致该仿真过程首次计算准确率较低，需要频繁地根据首次计算结果调整迭代初始值重新计算，极大地降低了强耦合波导传播振幅的计算效率。

因此，针对以上不足，需要提供一种新的强耦合波导传播振幅获取技术。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于强耦合波导传播振幅获取过程中，仿真过程首次计算准确率较低，针对现有技术中的缺陷，提供一种强耦合波导传播振幅获取方法及装置。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种强耦合波导传播振幅获取方法，所述方法包括：

测量步骤：测量波导线度L并获取ω_k和ω_a的值，ω_a和ω_k分别表示与裸离散态和动量为的裸连续态的状态矢量相对应的裸本征值，n＝±1，±2，…；

求和项拆分步骤：将能量本征方程的求和项拆分为两部分，一部分为所有靠近所述能量本征方程待求变量的裸本征值的和，另一部分为所有远离所述能量本征方程待求变量的裸本征值的和，得到所述能量本征方程的新的求和项；

初始值获取步骤：将所述波导线度L和所述新的求和项代入所述能量本征方程中进行求解，将得到的解作为迭代初始值；

本征值与本征矢量获取步骤：将所述迭代初始值代入所述能量本征方程中计算能量本征方程的本征值与本征矢量；

传播振幅获取步骤：根据所述本征值与本征矢量获得所述强耦合波导的传播振幅。

可选地，所述能量本征方程的表达式为：

其中，Ω表示所述能量本征方程的待求变量，|a和分别代表裸离散态和动量为的裸连续态的状态矢量，n＝±1，±2，…，g_k表征超导量子位与光子的相互作用。

可选地，所述求和项拆分步骤中的能量本征方程的新的求和项为：

其中，P表示主值积分。

可选地，所述初始值获取步骤包括：

将所述波导线度L和所述新的求和项代入所述能量本征方程中；