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A Blueprint for Photonic Quantum Computer

Descrizione del progetto

Codici avanzati di correzione degli errori quantistici per potenziare l’informatica quantistica fotonica

I recenti progressi della meccanica quantistica hanno aperto la strada a dispositivi rivoluzionari per l’elaborazione delle informazioni. La comunicazione quantistica consente una trasmissione sicura dei dati a velocità mai raggiunte prima, mentre i computer quantici promettono di risolvere alcuni problemi, quali la scomposizione dei grandi numeri in fattori primi, in modo estremamente più veloce rispetto ai computer classici. Mentre i sistemi quantistici tradizionali richiedono temperature estremamente basse, i sistemi fotonici, che utilizzano particelle di luce, possono funzionare a temperatura ambiente, consentendo la miniaturizzazione e la produzione di massa. Per risolvere le imperfezioni di questi sistemi, sono essenziali i codici di correzione degli errori quantistici. Con il supporto del programma di azioni Marie Sklodowska-Curie, il progetto PhoQC analizzerà la simmetria rotazionale nei codici quantistici fotonici. I ricercatori svilupperanno algoritmi avanzati e logiche universali, avvicinando l’informatica quantistica al dispiegamento in ambito industriale.

Obiettivo

Recent technological advances allow to build revolutionary devices for information processing by making use of the laws of quantum mechanics. Most strikingly, quantum communication allows to transmit information with physical security guarantees at rates exceeding the capacities of classical links and quantum computers provide a means to speed up certain computations solving certain problems faster than any (present or future) classical computer. One such problem is factoring large numbers into their primes. This problem is the basis of much of modern cryptography such as the security of any information transfer through the internet. But the factoring problem was shown to be efficiently computable on a quantum computer using Shor’s algorithm. A functional quantum computer would therefore jeopardize the security of the internet. Quantum computation with a discrete-variable system such as a two-level electron spin demands temperatures colder than those found in deep space. However, continuous-variable systems, such as photons (particles of light) can operate at room temperatures and are more robust against decoherence, allowing for full miniaturization and mass manufacturing. The theory of quantum error-correcting codes provides a new set of techniques to run a quantum algorithm with an arbitrary level of accuracy despite using imperfect noisy photons. Photonic quantum codes exhibit either translational or rotational symmetry in phase space. Potential of the latter has remained largely unexplored despite convincing evidence for a striking advantage. In PhoQC, I will develop a novel stabilizer formalism to systematically study rotational symmetry in phase space. I will find quantum codes operating on the entire or a part of the Hilbert space and I develop the corresponding universal logics. We are at the dawn of the quantum computing age and the quantum codes and techniques developed in PhoQC will bring (photonic) quantum computation closer to industrial deployment.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

Parole chiave

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

HORIZON-TMA-MSCA-PF-GF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - Global Fellowships

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Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) HORIZON-MSCA-2022-PF-01

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Coordinatore

FREIE UNIVERSITAET BERLIN
Contributo netto dell'UE
€ 280 751,52
Indirizzo
KAISERSWERTHER STRASSE 16-18
14195 Berlin
Germania
Regione
Berlin Berlin Berlin
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
Nessun dato

Partecipanti (1)

Partner (2)