Description du projet
Une approche évolutive de l’informatique quantique fondée sur la mesure des variables continues
L’informatique quantique fondée sur la mesure a fait son apparition il y a un peu plus de vingt ans. Elle repose sur le traitement d’informations quantiques par des itérations de mesures simples sur des qubits multiples préparés dans un état fortement intriqué, que l’on appelle «état cluster». Malgré les progrès considérables accomplis ces dix dernières années, des défis conceptuels et techniques de taille font toujours obstacle au développement de versions à plus grande échelle capables de surclasser les ordinateurs classiques. Le projet ClusterQ, financé par le CER, améliorera les états cluster 2D de très grande taille ayant fait l’objet d’une démonstration et créer des états cluster 3D évolutifs. Ceux-ci seront étudiés plus en détail et testés dans l’optique d’élaborer une approche fondée sur la mesure des variables continues, une nouvelle stratégie pour le calcul quantique basé sur des mesures tolérantes aux fautes qui utilise des codes de surface dans des états cluster 3D.
Objectif
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.
Champ scientifique
Mots‑clés
Programme(s)
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Thème(s)
Régime de financement
ERC - Support for frontier research (ERC)Institution d’accueil
2800 Kongens Lyngby
Danemark