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CORDIS - Resultados de investigaciones de la UE
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Enhanced quantum resilience through twists

Descripción del proyecto

Un nuevo método utiliza estados cuánticos retorcidos para proteger la información

La ciencia cuántica podría revolucionar la tecnología moderna, con ordenadores y dispositivos de comunicación y detección más eficaces. Sin embargo, el desarrollo de sistemas cuánticos es una tarea compleja ya que sus componentes básicos, de tan solo unos pocos átomos, son tan pequeños que los estímulos ambientales los inestabilizan y, a menudo, los inutilizan. En el proyecto QUANTWIST, financiado con fondos europeos, se investigarán los efectos a nivel cuántico que sean más estables frente a estímulos ambientales y, por lo tanto, pueden proteger la información almacenada. Para ello, sus investigadores «retorcerán» sistemas cuánticos elementales acoplados para crear un estado cuántico general más resistente a las perturbaciones ambientales. Los giros cuánticos podrían servir como una fuente topológica de entrelazamiento cuántico, lo que ofrecería un mecanismo de protección contra el ruido para futuros dispositivos cuánticos.

Objetivo

Quantum technology will revolutionize information transmission, processing, and sensing with unprecedented potential for science, economy, and the society as a whole. Yet, the strong sensitivity of quantum systems to unavoidable environmental noise impedes quantum technological breakthroughs. Here, we propose to twist coupled elemental quantum systems such that they form a global, robust quantum state that is resilient against environmental perturbations. For instance, in magnetic spin chains, fixing the magnetization at one end while rotating the magnetization at the other end can result in stable quantum helices. Such quantum twists cannot easily be unwound: They exhibit topological protection. We want to explore the full potential of this concept and extend it to higher-dimensional twists including vortices and skyrmions, see Fig. (1). The main objectives of this project are to (1) theoretically describe quantum twists in chains and arrays of atoms; (2) identify concrete realizations in cold atoms and solid state systems; (3) supply a general theory for quantum twists and connect it to topological models in high-energy physics; (4) designing and implementing an on-top error-reduction scheme for quantum information processing. The presented approach is unrelated to known quantum-mechanical topological approaches in electronic and magnetic systems that rely on momentum space, adiabatic manipulations, or globally indistinguishable quantum states. Quantum twists can serve as a topological source of entanglement, quantum energy storage, and establish an independent and versatile noise-protection mechanism for future quantum devices.

Ámbito científico (EuroSciVoc)

Palabras clave

Programa(s)

Tema(s)

Régimen de financiación

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

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Convocatoria de propuestas

(se abrirá en una nueva ventana) ERC-2021-STG

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Institución de acogida

UNIVERSITY OF HAMBURG
Aportación neta de la UEn
€ 1 458 688,00
Coste total
€ 1 458 688,00

Beneficiarios (1)