Descripción del proyecto
Un método escalable basado en mediciones de variables continuas para la computación cuántica
La computación cuántica a partir de mediciones surgió hace poco más de dos decenios. Se basa en el procesamiento de información cuántica a través de iteraciones de mediciones simples en múltiples cúbits preparados en un estado altamente entrelazado, el denominado «estado de clúster». Aunque se han logrado avances notables en los últimos diez años, los retos conceptuales y técnicos siguen siendo un escollo para las versiones ampliadas que puedan superar a los ordenadores convencionales. El proyecto ClusterQ, financiado por el Consejo Europeo de Investigación, se basará en sus estados de clúster bidimensionales extremadamente grandes demostrados para ofrecer estados de clúster tridimensionales (3D) escalables. Estos se examinarán y probarán para desarrollar un método basado en la medición de variables continuas, una estrategia innovadora para el cálculo cuántico a partir de la medición tolerante a fallos con códigos de superficie en estados de clúster 3D.
Objetivo
Measurement-based quantum computation is a highly promising approach to quantum computing as it simply performs quantum processing directly through the measurements of a multi-partite entangled cluster state and thereby circumvents the complex unitary dynamics of conventional gate-based quantum computers. However, despite significant progress over the last decade in devising new strategies for measurement-based quantum computing, significant conceptual and technical challenges still remain for realizing up-scaled versions that reach the quantum advantage regime where it outperforms classical computation. In ClusterQ we aim to overcome these challenges using continuous variable three-dimensional entangled cluster states. Based on our recent work on generating and exploiting extremely large two-dimensional clusters states we aim to make conceptual breakthroughs along three different directions. First, we deterministically generate highly scalable three-dimensional cluster states of different topological structures, and explore their many-body behaviour and usefulness for quantum computing. Next, we use the three-dimensional cluster states combined with hybrid detection technologies to demonstrate new quantum boson sampling algorithms – a near-term quantum computing algorithm allowing for a demonstration of quantum computational supremacy – and finally, we explore, theoretically and experimentally, a novel strategy for fault-tolerant measurement-based quantum computation using surface-codes in 3D cluster states. ClusterQ aims to position the continuous variable measurement-based approach to quantum information processing in the field of front-running candidates for NISQ (noisy, intermediate-scale quantum) computing and, in the longer term, fault-tolerant quantum computing.
Ámbito científico
Palabras clave
Programa(s)
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Régimen de financiación
ERC - Support for frontier research (ERC)Institución de acogida
2800 Kongens Lyngby
Dinamarca