Opis projektu
Nowy kubit daje nadzieję na osiągnięcie wysokiej wierności operacji kwantowych
Ostatnie eksperymenty pozwoliły na wykazanie supremacji kwantowej, co stanowi długo wyczekiwane osiągnięcie w informatyce kwantowej, dowodzące, że komputery kwantowe mogą przewyższać swoje klasyczne odpowiedniki pod względem osiągów. Głównym wyzwaniem pozostaje wdrożenie operacji z wystarczającą dokładnością, aby można było uzyskać wiarygodne wyniki. Zespół finansowanego przez UE projektu ConceptQ planuje opracowanie nowego typu nadprzewodnikowego kubitu, który pozwoli na realizowanie operacji kwantowych w sposób dokładny. Nowy kubit będzie miał zaskakująco prostą budowę, gdyż będzie składał się jedynie ze standardowych materiałów oraz pojedynczego złącza Josephsona. Co więcej, zostanie on zaprojektowany tak, by charakteryzował się zmniejszoną wrażliwością na szumy i aby jego zachowanie wyraźnie różniło się od zachowania oscylatora harmonicznego. Naukowcy opracują również układy elektroniczne, które będą mogły pracować w temperaturach bliskich zeru absolutnemu – w zakresie milikelwinów.
Cel
Quantum technology is an exciting field where new scientific discoveries have great potential to be used in practical applications such as in quantum computing. Although quantum supremacy has been recently demonstrated in fully superconducting qubits, there is a major challenge in promoting these many-qubit processors feasible for technological applications and advanced science experiments: fidelity of all qubit operations well above 99.9% in a power-efficient control and readout architecture is required.
This project ConceptQ aims to demonstrate a new superconducting-qubit concept that has a surprisingly simple structure consisting only of standard materials and a single Josephson junction while providing insensitivity to charge and flux noise, and most importantly large anharmonicity. We combine these properties with a new multimode enhancement idea to demonstrate record-breaking fidelities in quantum-logic gates, in initialization, and in readout. Importantly, we introduce cryogenic active components to implement all these three basic operations at millikelvin temperatures thus paving the way for a power-efficient integrated quantum-classical control system. Finally, we use the best new methods and designs for multi-qubit processors and demonstrate a new quantum algorithm at high fidelity.
With these breakthroughs, we aim to supersede the transmon as the standard high-fidelity superconducting qubit, thus boosting quantum-technology research and methodology not only in computing but also in sensing and simulation. This potentially opens horizons for novel scientific discoveries in classical cryoelectronics, quantum calorimetry, open quantum systems, and quantum thermodynamics. ConceptQ is a science project, but thanks to on-going collaborations with the quantum industry, it holds great potential for advancement of global wellbeing, e.g. through envisioned long-term applications in cyber security, quantum chemistry, and artificial intelligence.
Dziedzina nauki (EuroSciVoc)
Klasyfikacja projektów w serwisie CORDIS opiera się na wielojęzycznej taksonomii EuroSciVoc, obejmującej wszystkie dziedziny nauki, w oparciu o półautomatyczny proces bazujący na technikach przetwarzania języka naturalnego. Klasyfikacja tego projektu została potwierdzona przez zespół projektowy.
Klasyfikacja projektów w serwisie CORDIS opiera się na wielojęzycznej taksonomii EuroSciVoc, obejmującej wszystkie dziedziny nauki, w oparciu o półautomatyczny proces bazujący na technikach przetwarzania języka naturalnego. Klasyfikacja tego projektu została potwierdzona przez zespół projektowy.
Słowa kluczowe
- circuit quantum electrodynamics
- cQED
- superconducting circuit
- superconducting qubit
- superconducting electronics
- cryogenic microwave source
- superconducting-qubit readout
- superconducting-qubit initialization
- superconducting resonator
- transmon qubit
- fluxonium qubit
- Josephson junction
- superconducting quantum computer
- bolometer
- ultrasensitive microwave bolometer
- open quantum system
- engineered quantum environment
- millikelvin electronics
Program(-y)
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Temat(-y)
System finansowania
HORIZON-ERC - HORIZON ERC GrantsInstytucja przyjmująca
02150 Espoo
Finlandia