QTCAD®

QTCAD (Quantum-Technology Computer-Aided-Design) est un simulateur par éléments finis (FEM) utilisé pour prédire les performances des dispositifs de qubit de spin avant leur production. Les simulations QTCAD peuvent entraîner d’énormes économies de temps et d’argent, car elles permettent aux utilisateurs d’explorer de nombreux scénarios de conception avant leur mise en œuvre en laboratoire.

Les géométries à grilles peuvent être importées directement à partir de fichiers de conception (.gds) utilisés pour la conception de circuits intégrés [layout.png]. Les couches formant l’hétérostructure sont définies par notre API Python conviviale. Cette approche permet de considérer la géométrie de la plupart des boîtes quantiques à grilles. Pour les utilisateurs experts, n’importe quelles géométries 2D et 3D et leurs maillages peuvent être définies sur mesure en utilisant Gmsh.

QTCAD^® peut assembler et diagonaliser exactement l’Hamiltonien à N corps de systèmes à quelques électrons ou quelques trous sous confinement quantique en utilisant une base tronquée construite à partir des fonctions propres à un seul corps dans l’espace réel du dispositif. Cette approche permet d’obtenir des potentiels chimiques et des spectres d’énergie d’addition précis pour des boîtes quantiques réalistes qui tiennent compte de l’interaction de Coulomb entre les électrons ou les trous confinés.

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 calculés avec notre logiciel de simulation atomique RESCU.

Ultimement, QTCAD^® détermine l’Hamiltonien du système, en tenant compte de la géométrie réaliste du dispositif. Une fois l’Hamiltonien du système connu, l’évolution temporelle des qubits peut être évaluée à l’aide de solveurs Schrödinger dépendant du temps (par exemple, QuTiP). Dans cette figure, nous montrons les oscillations de Rabi pour un dispositif de qubit de spin contrôlé par résonance dipolaire électrique de spin (EDSR). Nous tenons compte d’un champ magnétique inhomogène réaliste et de la géométrie précise des champs électriques générés par les potentiels appliqués et par le bruit de charge sur les grilles.

Interface avec notre logiciel DFT à grande échelle RESCU pour calculer les paramètres des matériaux qui entrent dans la théorie k.p.

QTCAD^® peut facilement être déployé sur des machines avec les systèmes d’exploitation Linux, MacOS et Windows, aussi bien sur des ordinateurs personnels que sur des grappes de calcul.

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 1.3.1.

Pour accéder à la documentation utilisateur de QTCAD^®, cliquez sur le lien ci-dessous : manuels d’installation et d’utilisation, tutoriels, pages d’informations théoriques et techniques sont là pour vous aider et vous mettre en selle le plus rapidement possible.