Projektbeschreibung
Dem skalierbaren quanten-klassischen Übergang mit quantenverstärkten Schatten den Weg bereiten
Bei groß angelegten Quantenexperimenten entsteht ein kritischer Engpass an der Schnittstelle zwischen Quantensystemen und klassischen Systemen, wo die effiziente und maßstabsgerechte Übertragung von Informationen ein erhebliches Hindernis darstellt. Um dieses Problem zu lösen, werden im Rahmen des ERC-finanzierten Projekts q-shadows Schatten, also innovative Konverter des quanten-klassischen Übergangs entwickelt. Mithilfe von Randomisierung und quantenverstärkten Auslesevorgängen übersetzen diese Schatten Quantendaten effizient in klassische Formate und optimieren so die Vorhersage und Skalierbarkeit von Systemmerkmalen. Sie sind mit aktueller Quantenhardware kompatibel und nutzen einzigartige Quanteneffekte für Skalierbarkeit, während sie proprietäre Protokolle für klassisches datengestütztes Lernen aus Quantendaten integrieren. Schließlich werden im Rahmen des Projekts Instrumente entwickelt, die eine zuverlässige Ausführung von Quantenhardware gewährleisten und die Theorie mit der Anwendung verbinden. Unter der Leitung eines interdisziplinären Sachverständigen legt q-shadows den Grundstein für eine fortgeschrittene, skalierbare Quanten-Datenverarbeitung und -Lernfähigkeit und macht die Entwicklung der Quantentechnologie zukunftssicher.
Ziel
Large-scale quantum experiments do not work in isolation. Substantial classical computing power is required to control the experiment and process the results. This necessarily creates information-transmission bottlenecks at the interface between quantum and classical realms. These bottlenecks create scalability issues that prevent us from using existing architectures to the best of their capabilities and may even impair our ability to further scale up system sizes.
In this project, we adopt a unifying framework that takes into account all computing resources (quantum and classical). We develop quantum-to-classical converters to overcome information-transmission bottlenecks. Dubbed shadows, they leverage randomization, as well as quantum-enhanced readout strategies to obtain a succinct classical description of an underlying quantum system that can then be used to efficiently predict many features at once. The shadow paradigm is compatible with near-term quantum hardware and utilizes genuine quantum effects that do not have a classical counterpart. Building on these ideas, we also establish rigorous synergies between quantum experiments and classical machine learning. Shadow learning protocols use shadows to succinctly represent training data obtained from actual quantum experiments. A classical training stage then enables data-driven learning of genuine quantum phenomena. Finally, we develop new tools to ensure reliable execution on current quantum hardware, thus bridging the gap between theory and experiment.
My interdisciplinary skill set combines methods from modern computer science with quantum information and has already led to numerous high-impact contributions (e.g. 1 Nature Physics with more than 350 citations and 2 Science publications). These insights form the basis for this larger project, where we lay the foundation for scalable and practical quantum data processing and learning that can keep up and grow with future improvements in quantum technology.
Schlüsselbegriffe
Schlüsselbegriffe des Projekts, wie vom Projektkoordinator angegeben. Nicht zu verwechseln mit der EuroSciVoc-Taxonomie (Wissenschaftliches Gebiet).
Schlüsselbegriffe des Projekts, wie vom Projektkoordinator angegeben. Nicht zu verwechseln mit der EuroSciVoc-Taxonomie (Wissenschaftliches Gebiet).
Programm/Programme
Mehrjährige Finanzierungsprogramme, in denen die Prioritäten der EU für Forschung und Innovation festgelegt sind.
Mehrjährige Finanzierungsprogramme, in denen die Prioritäten der EU für Forschung und Innovation festgelegt sind.
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HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC)
HAUPTPROGRAMM
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Thema/Themen
Aufforderungen zur Einreichung von Vorschlägen sind nach Themen gegliedert. Ein Thema definiert einen bestimmten Bereich oder ein Gebiet, zu dem Vorschläge eingereicht werden können. Die Beschreibung eines Themas umfasst seinen spezifischen Umfang und die erwarteten Auswirkungen des finanzierten Projekts.
Aufforderungen zur Einreichung von Vorschlägen sind nach Themen gegliedert. Ein Thema definiert einen bestimmten Bereich oder ein Gebiet, zu dem Vorschläge eingereicht werden können. Die Beschreibung eines Themas umfasst seinen spezifischen Umfang und die erwarteten Auswirkungen des finanzierten Projekts.
Finanzierungsplan
Finanzierungsregelung (oder „Art der Maßnahme“) innerhalb eines Programms mit gemeinsamen Merkmalen. Sieht folgendes vor: den Umfang der finanzierten Maßnahmen, den Erstattungssatz, spezifische Bewertungskriterien für die Finanzierung und die Verwendung vereinfachter Kostenformen wie Pauschalbeträge.
Finanzierungsregelung (oder „Art der Maßnahme“) innerhalb eines Programms mit gemeinsamen Merkmalen. Sieht folgendes vor: den Umfang der finanzierten Maßnahmen, den Erstattungssatz, spezifische Bewertungskriterien für die Finanzierung und die Verwendung vereinfachter Kostenformen wie Pauschalbeträge.
HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants
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Aufforderung zur Vorschlagseinreichung
Verfahren zur Aufforderung zur Einreichung von Projektvorschlägen mit dem Ziel, eine EU-Finanzierung zu erhalten.
Verfahren zur Aufforderung zur Einreichung von Projektvorschlägen mit dem Ziel, eine EU-Finanzierung zu erhalten.
(öffnet in neuem Fenster) ERC-2023-STG
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Finanzieller Nettobeitrag der EU. Der Geldbetrag, den der Beteiligte erhält, abzüglich des EU-Beitrags an mit ihm verbundene Dritte. Berücksichtigt die Aufteilung des EU-Finanzbeitrags zwischen den direkten Begünstigten des Projekts und anderen Arten von Beteiligten, wie z. B. Dritten.
4040 Linz
Österreich
Die Gesamtkosten, die dieser Organisation durch die Beteiligung am Projekt entstanden sind, einschließlich der direkten und indirekten Kosten. Dieser Betrag ist Teil des Gesamtbudgets des Projekts.