Opis projektu
Kontrola termodynamiczna może zwiększyć wydajność i dokładność urządzeń kwantowych
Urządzenia kwantowe średniej skali charakteryzujące się dużym poziomem szumów to najczęściej układy kwantowe zbudowane z wielu kubitów, których poziom zaawansowania nie pozwala na osiągnięcie odporności na błędy i awarie. Przyczyną tego stanu rzeczy jest ich duża wrażliwość na warunki otoczenia oraz podatność na utratę stanu kwantowego w wyniku dekoherencji kwantowej. Bardziej dogłębne zrozumienie podstawowych zasad rządzących mechaniką kwantową i termodynamiką może pomóc w ograniczeniu szumu środowiskowego. Najnowsze badania wykazały, że w koherentnych procesach kwantowych prawa termodynamiki kwantowej pozwalają na większą precyzję pomiaru przy mniejszym zapotrzebowaniu na energię oraz mniejszej entropii. Zespół finansowanego ze środków Unii Europejskiej projektu ASPECTS ma na celu realizację dalszych badań oraz wykorzystanie tego nowego efektu w nadprzewodnikowych kubitach i urządzeniach nanoelektromechanicznych. Badacze zamierzają w szczególności zbudować obwody kwantowe, aby eksperymentalnie ustalić koszt energetyczny odmierzania czasu i odczytu stanu kubitów.
Cel
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.
Dziedzina nauki
Słowa kluczowe
Program(-y)
Zaproszenie do składania wniosków
HORIZON-CL4-2021-DIGITAL-EMERGING-02
Zobacz inne projekty w ramach tego zaproszeniaSystem finansowania
HORIZON-RIA - HORIZON Research and Innovation ActionsKoordynator
D02 CX56 DUBLIN 2
Irlandia