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SCALABLE MULTI-CHIP QUANTUM ARCHITECTURES ENABLED BY CRYOGENIC WIRELESS / QUANTUM -COHERENT NETWORK-IN PACKAGE

Descrizione del progetto

Criogenia e architetture multi-core distribuite per agevolare lo sviluppo del calcolo quantistico

I rumorosi computer quantici su scala intermedia sono al momento i calcolatori più potenti esistenti al mondo. Sebbene non siano tolleranti ai guasti, finora hanno dimostrato un’efficacia molto maggiore rispetto ai più avanzati supercomputer odierni. Per rispondere ai problemi del mondo reale, tuttavia, i computer quantici hanno bisogno di milioni di qubit che consentano loro di garantire una completa correzione degli errori. Il progetto QUADRATURE, finanziato dal CEI, raccoglierà la sfida legata a questa enorme quantità di qubit introducendo una nuova generazione di architetture per il calcolo quantistico. Invece di connettere e collegare tra loro individualmente milioni di qubit specifici, QUADRATURE svilupperà architetture scalabili associando nuclei quantici distribuiti. Questi nuclei saranno associati mediante interconnessioni wireless e link di trasferimento dello stato dei qubit coerenti a livello quantistico. I componenti della rete funzioneranno a temperature criogeniche. L’architettura proposta supporta la riconfigurabilità, soddisfacendo un enorme numero di requisiti algoritmici quantici eterogenei.

Obiettivo

Today’s tremendous interdisciplinary effort towards building a quantum computer promises to tackle problems beyond reach of any classical computer. Although intermediate-scale quantum computers have been recently demonstrated to exceed the capability of the most powerful supercomputers, it is widely recognized that addressing any real-world problem will require upscaling quantum computers to thousands or even millions of qubits. This proposal focuses on the grand challenge of scalability in quantum computers, from a full-stack architectural standpoint, and enabled by communication networks operating within the quantum computing package at cryogenic temperatures. The QUADRATURE project hence aims to pioneer a new generation of scalable quantum computing architectures featuring distributed quantum cores (Qcores) interconnected via quantum-coherent qubit state transfer links and orchestrated via an integrated wireless interconnect. This novel architecture supports reconfigurability to serve massive flows of heterogeneous quantum algorithmic demands. The main objectives are (i) to experimentally prove the first micro-integrated all-RF qubit-state transfer link within a cryogenic tunable superconducting cavity waveguide in the microwave and THz frequency region for quantum-coherent frequency-multiplex and routing (ii) to achieve experimentally the transfer of classical data through wireless in-package links by integrated cryo-antennas and tranceivers (iii) to build protocols for a quantum-coherent integrated network enabling the exchange of qubits through the coordination of the quantum-coherent data plane and the wireless control plane (iv) to develop appropriate scalable architectural methods such as mapping, scheduling, and coordination approaches across multiple Qcores, and (v) to demonstrate the scalability of the approach via multi-scale design space optimization and for a set of quantum algorithm benchmarks, with at least 10x improvement in overall performance.

Meccanismo di finanziamento

EIC - EIC

Coordinatore

UNIVERSITAT POLITECNICA DE VALENCIA
Contribution nette de l'UE
€ 447 375,00
Indirizzo
Camino de vera sn edificio 3a
46022 Valencia
Spagna

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Regione
Este Comunitat Valenciana Valencia/València
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Altri finanziamenti
€ 0,00

Partecipanti (7)

Partner (1)