Descripción del proyecto
El control termodinámico podría aumentar la eficacia y precisión de los dispositivos cuánticos
Los dispositivos cuánticos ruidosos de escala intermedia son sistemas cuánticos formados por muchos cúbits, pero no están lo suficientemente avanzados para alcanzar la tolerancia a los fallos. Estos dispositivos son muy sensibles a su entorno y pueden perder su estado cuántico debido a la decoherencia cuántica. Una mayor comprensión de los principios cuánticos y termodinámicos básicos podría ayudar a controlar este ruido ambiental. En investigaciones recientes se ha demostrado que, en procesos cuánticos coherentes, las leyes de la termodinámica cuántica permiten una mayor precisión de las mediciones a cambio de un menor coste energético y de entropía. El equipo del proyecto ASPECTS, financiado con fondos europeos, pretende seguir investigando y explotando este novedoso efecto en cúbits superconductores y dispositivos nanoelectromecánicos. En concreto, los investigadores construirán dispositivos con circuitos cuánticos para evaluar experimentalmente el coste energético de la cronometría y la lectura de cúbits.
Objetivo
Quantum technologies exploit the counterintuitive physics of the microscopic world to gain an advantage over purely classical systems. In order to achieve commercial usefulness, major research efforts are now devoted to scaling up current noisy intermediate-scale quantum devices. The fundamental challenge to be overcome is noise, whose presence is necessitated by basic quantum and thermodynamic principles as well as limitations on the precision with which such devices can be measured and controlled. To overcome this challenge, we need to understand the fundamental thermodynamic limitations on precision in quantum devices. Remarkably, it has recently been predicted that coherent quantum processes exhibit a new kind of quantum advantage with respect to classical processes: the laws of quantum thermodynamics allow higher measurement precision for less energy and entropy cost.
The ambitious goal of ASPECTS is to demonstrate, explore, and exploit this novel effect on two of the most promising quantum technology platforms: namely, superconducting qubits and nanoelectromechanical devices. Specifically, we will design and build quantum circuit devices to experimentally assess the energy cost of timekeeping and qubit readout. With support from advanced theory and numerical simulations, we will demonstrate quantum-thermodynamic precision advantage in our measurements. This ground-breaking advance will usher in a new paradigm for quantum metrology in which quantum-thermodynamic effects boost both efficiency and precision.
Our balanced consortium of early-career researchers is founded on our strong existing collaborations and our unified and coherent vision for the future of energy-efficient quantum technologies. Bringing together world-leading expertise in precision measurement, quantum information, and non-equilibrium statistical physics, ASPECTS will make a deep and lasting impact on the European quantum technologies landscape.
Ámbito científico
Palabras clave
Programa(s)
Convocatoria de propuestas
HORIZON-CL4-2021-DIGITAL-EMERGING-02
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HORIZON-RIA - HORIZON Research and Innovation ActionsCoordinador
D02 CX56 DUBLIN 2
Irlanda