Opis projektu
Kwantowe interaktywne przetwarzanie informacji: wykorzystywanie możliwości zwiększania wydajności
O możliwości istnienia splątania kwantowego po raz pierwszy wspomniał Albert Einstein i jego współpracownicy w 1935 r., a niedługo potem stało się ono obiektem niesławnego eksperymentu myślowego z tak zwanym „kotem Schrödingera”, który wskazywał na kilka niezwykłych potencjalnych konsekwencji tego zjawiska. W 1972 r. naukowcy dowiedli eksperymentalnie, że dwie cząstki, które dzieli duża odległość, mogą być ze sobą splątane. Wkraczamy w erę splątania kwantowego, odpowiadającego za większość zalet obliczeń kwantowych w porównaniu z obliczeniami klasycznymi. Właśnie za splątanie kwantowe przyznano Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki w 2022 r. i toruje ono drogę urządzeniom kwantowym, które mogą spełnić wymagania teoretycznych protokołów kwantowych. Finansowany przez Europejską Radę ds. Badań Naukowych projekt QInteract zakłada opracowanie nowych narzędzi i algorytmów umożliwiających skuteczną identyfikację i wykorzystanie funkcji kwantowych.
Cel
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.
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.
- nauki przyrodniczeinformatykaoprogramowanie
- nauki przyrodniczematematykamatematyka czystaalgebra
- inżynieria i technologiainżynieria elektryczna, inżynieria elektroniczna, inżynieria informatycznainżynieria elektronicznasprzęt komputerowykomputer kwantowy
- nauki przyrodniczematematykamatematyka stosowanateoria gier
Program(-y)
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Temat(-y)
System finansowania
HORIZON-ERC - HORIZON ERC GrantsInstytucja przyjmująca
1165 Kobenhavn
Dania