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Enhanced quantum resilience through twists

Description du projet

Une nouvelle approche utilise des états quantiques tordus pour protéger les informations

La science quantique a le potentiel de révolutionner la technologie moderne, avec des ordinateurs, des dispositifs de communication et de détection plus efficaces. Cependant, le développement de systèmes quantiques est complexe car leurs éléments constitutifs, composés de quelques atomes seulement, sont si petits que les stimuli environnementaux les rendent instables et souvent inutilisables. Le projet QUANTWIST, financé par l’UE, étudiera les effets au niveau quantique les plus stables lorsqu’ils sont confrontés à des stimuli environnementaux et qui peuvent par conséquent protéger les informations stockées. Pour ce faire, les chercheurs tordront des systèmes quantiques élémentaires couplés pour former un état quantique global qui sera plus résistant aux perturbations environnementales. Les torsions quantiques pourraient servir de source topologique d’intrication, et constituer un mécanisme de protection contre le bruit pour les futurs dispositifs quantiques.

Objectif

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.

Champ scientifique

CORDIS classe les projets avec EuroSciVoc, une taxonomie multilingue des domaines scientifiques, grâce à un processus semi-automatique basé sur des techniques TLN.

Régime de financement

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

Institution d’accueil

UNIVERSITY OF HAMBURG
Contribution nette de l'UE
€ 1 458 688,00
Adresse
MITTELWEG 177
20148 Hamburg
Allemagne

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Région
Hamburg Hamburg Hamburg
Type d’activité
Higher or Secondary Education Establishments
Liens
Coût total
€ 1 458 688,00

Bénéficiaires (1)