Descrizione del progetto
Elaborazione quantistica interattiva delle informazioni: sfruttare le opportunità di efficienza
L’entanglement quantistico è stato proposto per la prima volta da Albert Einstein e colleghi nel 1935, seguito poco dopo dal famigerato esperimento mentale del «gatto» di Schrödinger e da alcune potenziali conseguenze piuttosto straordinarie. Nel 1972 gli scienziati hanno dimostrato sperimentalmente che due particelle molto separate possono essere correlate. L’era dell’entanglement quantistico, responsabile della maggior parte dei vantaggi del calcolo quantistico rispetto a quello classico, è ormai alle porte. Gli studi in questo ambito sono valsi il Premio Nobel per la fisica 2022 e stanno aprendo la strada a un hardware quantistico in grado di soddisfare i requisiti dei protocolli quantistici teorici. Il progetto QInteract, finanziato dal Consiglio europeo della ricerca, svilupperà nuovi strumenti e algoritmi che consentiranno di individuare e realizzare in modo efficiente gli elusivi vantaggi quantistici.
Obiettivo
We are approaching an era where the capabilities of quantum hardware begin to meet the requirements of theoretical quantum protocols. Such times give new urgency to the Central Challenge of the theory of quantum information processing:
For which tasks do quantum devices hold an advantage over their conventional counterparts?
My proposal addresses this challenge in the context of information processing with interacting parties, which is the natural setting for problems in cryptography, communication, and distributed computing. We take a two-pronged approach with each prong addressing an essential facet of interactive information processing while sharing a common focus on efficiency. A desired impact is to kick-start a new pragmatic trend that focuses on efficiency in areas where the main goal so far has been an information-theoretic understanding of ultimate quantum capabilities.
The first work package deals with the uniquely quantum resource of entanglement which is responsible for most quantum advantages in multi-party settings. We will propose new tools (e.g. entanglement-preserving reductions) that will allow us to systematically identify scenarios where the generally elusive quantum advantages can be detected and realized efficiently. We will also address major outstanding challenges like the Parallel Repetition question and finding a simple task capable of distinguishing two competing models of entanglement. The latter is our most ambitious goal which would provide an alternative proof for Connes' Embedding Problem and lay theory groundwork for an experiment capable of identifying the right mathematical description of reality.
The second work package will leverage Schur-Weyl duality to devise efficient algorithms for symmetric problems with quantum input. We will put forth new error reduction algorithms for black-box devices (e.g. quantum majority vote) and propose highly efficient explicit quantum circuits for key subroutines like quantum Schur sampling.
Campo scientifico (EuroSciVoc)
CORDIS classifica i progetti con EuroSciVoc, una tassonomia multilingue dei campi scientifici, attraverso un processo semi-automatico basato su tecniche NLP. La classificazione di questo progetto è stata convalidata dal team del progetto.
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- scienze naturaliinformatica e scienze dell'informazionesoftware
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Programma(i)
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Argomento(i)
Invito a presentare proposte
(si apre in una nuova finestra) ERC-2022-STG
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HORIZON-ERC - HORIZON ERC GrantsIstituzione ospitante
1165 Kobenhavn
Danimarca