QTCAD®

Le solveur Poisson non linéaire de QTCAD^® peut prédire le potentiel de confinement des boîtes quantiques dans les nanostructures semi-conductrices à grilles. QTCAD^® est conçu pour converger à des températures inférieures à 1 Kelvin dans de nombreux modèles pratiques de qubits de spin. La convergence à basse température est difficile avec les autres logiciels TCAD actuellement disponibles.

Le solveur Schrödinger de QTCAD^® calcule les fonctions d’onde des électrons ou des trous dans des potentiels de confinement réalistes. Ces potentiels de confinement sont déterminés en appliquant le solveur Poisson non linéaire de QTCAD^® sur des dispositifs spécifiques. Ainsi, les fonctions d’onde calculées peuvent être utilisées pour prédire si un dispositif candidat donné peut contenir des états liés.

Notre solveur d’équations maîtresses met à profit les capacités de physique à N corps de QTCAD^® pour calculer le courant circulant dans les systèmes de boîtes quantiques dans le régime tunnel séquentiel. Cela permet de traiter le blocage de Coulomb et de prédire les diagrammes de stabilité de charge utilisés pour démontrer le régime à quelques électrons ou trous dans les expériences.

Pour les dispositifs à base de silicium, la levée de la dégénérescence de vallée est une étape essentielle pour isoler des états propres de qubits bien définis. QTCAD^® comprend un module qui calcule la séparation de la vallée dû à des interfaces d’hétérostructures abruptes en utilisant des éléments de matrice sur la base des états de Bloch.

QTCAD® permet aussi d’effectuer des simulations multi-échelles du transfert d’électrons en combinant l’électrostatique, le désordre atomistique, les contraintes mécaniques, les calculs par liaisons fortes et la dynamique quantique dépendante du temps, afin de prédire les fuites vers les états de vallée excités et la fidélité du transfert orbital.

Amélioration du calcul multithread et accélération des solveurs 3D et 1D fondés sur la théorie de la masse effective multi-vallées (MVEMT).

Le package « Atoms » de QTCAD®  (QTCAD® Atoms) permet la modélisation atomistique et multi-échelle des qubits de spin. Il inclut un générateur de structure atomique pour les boîtes quantiques à hétérostructure semi-conductrice ; des cas non-idéaux réalistes, telles que des alliages aléatoires et des hétérointerfaces rugueuses, peuvent être prises en compte. Ces structures atomiques peuvent ensuite être relaxées grâce à notre solveur de champ de force de valence de Keating afin de résoudre les contraintes au niveau atomistique. L’hamiltonien de liaison forte de la structure atomique peut alors être construit ; il inclut : le couplage spin-orbite (SOC), l’effet Zeeman, les effets orbitaux magnétiques et l’effet d’un potentiel électrique externe. Le potentiel électrique externe peut être obtenu par simulation FEM, permettant ainsi une modélisation multi-échelle. Notre solveur de valeurs propres parallélisées peut ensuite être utilisé pour résoudre la structure électronique de la boîte quantique et extraire des paramètres d’intérêt telles que le fractionnement de vallée et le tenseur g. Enfin, en répétant des simulations sur un ensemble statistique de structures atomiques générées aléatoirement, la variabilité d’un appareil à l’autre de ces mesures peut être évaluée ce qui est précieux pour les expérimentateurs.

Grâce à QTCAD® Atoms, vous pourrez prendre en compte les conditions aux limites périodiques et les non-idéalités (alliages aléatoires, rugosité de surface), simuler la phase de vallée pour calculer la fidélité du transfert d’électrons (Shuttling), ainsi que déterminer le facteur g effectif pour une orientation arbitraire du champ magnétique.

Des solveurs de capacitance, de modes propres de Maxwell et de Maxwell en régime forcé permettant d’extraire les propriétés des circuits quantiques supraconducteurs grâce à un maillage adaptatif.

Un module de post-traitement permettant d’effectuer des analyses du taux de participation énergétique (EPR) directement à partir du solveur de modes propres de Maxwell.

Un solveur de l’énergie de Josephson permettant d’étudier la variabilité de l’énergie EJE_JEJ​ induite par la rugosité de surface des interfaces Al/AlOx. Ce solveur s’appuie sur la méthode NEGF et les relations d’Ambegaokar–Baratoff, et permet d’utiliser directement les géométries CAO exactes des jonctions.

Simplifie la construction de modèles 3D de dispositifs à partir de fichiers de conception, en reproduisant les procédés de fabrication des semi-conducteurs.

Permet de visualiser les limites, les régions et les matériaux du dispositif à des fins de prétraitement, de présentation ou de débogage.

QTCAD^® est commercialisée pour  les utilisateurs académiques et nous conservons notre programme de développement beta avec nos utilisateurs avancés pour continuer de préparer les prochaines versions.

La version de QTCAD^® est actuellement la 2.2.0..