Description du projet
Le contrôle thermodynamique pourrait accroître l’efficacité et la précision des dispositifs quantiques
Les dispositifs quantiques «bruités par échelle intermédiaire» sont des systèmes quantiques composés de nombreux qubits, mais ils ne sont pas assez avancés pour atteindre la tolérance de pannes. Ces dispositifs sont très sensibles à leur environnement et peuvent perdre leur état quantique en raison de la décohérence quantique. Une compréhension plus approfondie des principes quantiques et thermodynamiques fondamentaux permettrait de mieux contrôler ce bruit environnemental. Il ressort de recherches récentes que, dans les processus quantiques cohérents, les lois de la thermodynamique quantique permettent d’obtenir une précision de mesure accrue pour un coût énergétique et entropique moindre. Le projet ASPECTS, financé par l’UE, vise à étudier et à exploiter plus en profondeur ce nouvel effet sur les qubits supraconducteurs et les dispositifs nanoélectromécaniques. Plus particulièrement, les chercheurs créeront des dispositifs à circuits quantiques permettant d’évaluer expérimentalement le coût énergétique du chronométrage et de la lecture des qubits.
Objectif
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.
Champ scientifique
Programme(s)
Régime de financement
HORIZON-RIA - HORIZON Research and Innovation ActionsCoordinateur
D02 CX56 DUBLIN 2
Irlande