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Quantum Applications with Rydberg Atom Arrays

Descrizione del progetto

Sfruttare i sistemi atomici altamente eccitati per le tecnologie quantistiche

Gli array di atomi di Rydberg sono una piattaforma avanzata per costruire e studiare i sistemi quantistici dal basso. Questi sistemi utilizzano atomi freddi intrappolati e disposti in schemi riconfigurabili. Eccitando questi atomi agli stati di Rydberg (in cui i loro elettroni si trovano in orbite altamente eccitate), essi mostrano interazioni forti e coerenti. Ciò consente ai ricercatori di simulare complessi modelli di spin quantistici impossibili da calcolare con i computer classici. Il progetto QARA, finanziato dal CER, sfrutterà le proprietà degli atomi di Rydberg per le tecnologie quantistiche di prossima generazione. Esplorerà un fenomeno intrigante nelle matrici di Rydberg, noto come cicatrici quantistiche a molti corpi, per creare stati entangled per la computazione quantistica, la correzione degli errori e la metrologia. Verranno inoltre sviluppati nuovi metodi di elaborazione dell’informazione quantistica per misurare l’entanglement, per approfondire la nostra comprensione dei sistemi quantistici a molti corpi.

Obiettivo

Rydberg atoms arrays have emerged as a promising platform for assembling quantum matter in a bottom-up approach. This platform combines deterministically prepared, reconfigurable arrays of individually trapped cold atoms with strong, coherent interactions enabled by excitation to atomic Rydberg states and in situ state readout. It enables a scalable realization of quantum spin models with system sizes beyond what can be simulated on classical computers. The main goal of this project is to harness many-body properties of Rydberg atoms for applications in next-generation quantum technology. The first goal is to explore the possibility to harness a novel, robust dynamical quantum many-body phenomenon as a tool to generate useful entangled states in systems with limited control. Specifically, we will study the entanglement properties of quantum many-body scars, a natural phenomenon first discovered in Rydberg atoms arrays, regarding their utility for measurement-based quantum computation, quantum error correction and quantum metrology. Our second goal is to study and develop novel approaches for implementing information processing protocols with Rydberg atom arrays, based on an intimate connection to maximum independent set problems. This includes the exploration of analog quantum annealing algorithms, the development of noise-resilient gate sets for circuit-based approaches, and preparation and manipulation of topologically protected qubits. The third objective is to develop novel tools to characterize quantum many-body states of Rydberg atom arrays and access fundamental properties, such as entanglement measures.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

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Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) ERC-2021-STG

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Istituzione ospitante

OESTERREICHISCHE AKADEMIE DER WISSENSCHAFTEN
Contributo netto dell'UE
€ 701 775,00
Indirizzo
DR. IGNAZ SEIPEL-PLATZ 2
1010 Wien
Austria
Regione
Ostösterreich Wien Wien
Tipo di attività
Research Organisations
Collegamenti
Costo totale
€ 701 775,00

Beneficiari (2)