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Spin-based quantum memory coupled to superconducting qubits in a Hybrid Quantum Architecture

Description du projet

Mémoire quantique basée sur le spin et traitement quantique basé sur les qubits de flux supraconducteurs

Les ordinateurs quantiques exploitent les lois de la mécanique quantique pour augmenter de façon exponentielle la puissance de stockage et de calcul par rapport aux ordinateurs classiques. La décennie 2020 s’annonce comme celle de l’informatique quantique et le projet HyQuArch entend bien se placer à l’avant-garde des avancées dans ce domaine. Fort du soutien du programme Actions Marie Skłodowska-Curie, le projet développera une nouvelle architecture quantique hybride. Celle-ci combinera une mémoire quantique à accès aléatoire qui repose sur des centres azote-lacune établis avec des qubits de flux supraconducteurs agissant comme des processeurs quantiques. Cela permettra d’obtenir le tout premier stockage d’états quantiques intriqués de deux qubits de flux dans la mémoire quantique. La collaboration avec des acteurs du secteur privé garantira une intégration dans des dispositifs pratiques.

Objectif

HyQuArch aims to provide top-level scientific outputs and training in the field of solid-state quantum technologies. Its main goal is to set-up the technical foundations of a Hybrid Quantum Architecture that couples a random-access quantum memory, the spins of nitrogen-vacancy (NV) centres in a diamond crystal, to several superconducting flux qubits acting as quantum processors. Superconducting cavities will turn on and off the communication between these components and perform operation and read-out protocols. The outgoing phase will take place at the USTC in Shanghai, while the return phase will develop at INMA in Zaragoza. First, several strategies will be combined to: a) enhance the ensemble-qubit coupling and b) minimize the environmental noise suffered by NV spins. The former goal will be addressed by fabricating the superconducting circuits onto diamond substrates and by using superconducting lumped element resonators to confine and enhance the microwave magnetic fields that mediate the transfer of quantum information. Longer storage lifetimes, thus higher state transfer fidelities, will be achieved by lowering the NVs concentration. Next, the focus will be on designing and implementing complex microwave pulse sequences to operate the quantum components and to exchange quantum information between them. Attaining these targets will enable storing entangled quantum states of two flux qubits in the quantum memory, a milestone that has remained elusive up to now. The return phase will be centred on the standardization of the technologies developed in Shanghai. Via collaboration with private stakeholders, the use of FPGA integrated circuits will lead to the development of low latency libraries for operating qRAMs. These advances will also enrich other quantum technologies pursued at CSIC. In particular, the final prototype will be applied to introduce a qRAM unit and tuneable couplers to boost the computational power of a quantum processor based on spin qudits.

Coordinateur

AGENCIA ESTATAL CONSEJO SUPERIOR DE INVESTIGACIONES CIENTIFICAS
Contribution nette de l'UE
€ 246 384,48
Adresse
CALLE SERRANO 117
28006 Madrid
Espagne

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Région
Comunidad de Madrid Comunidad de Madrid Madrid
Type d’activité
Research Organisations
Liens
Coût total
Aucune donnée

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