Projektbeschreibung
Weg frei für den ersten praktischen Quantencomputer für die Fermionen-Forschung
Fermionische Systeme sind in der Physik und Chemie von großer Bedeutung. Aufgrund der komplexen Wechselwirkungen der Fermionen und des hohen Datenbedarfs erweist sich ihre Erforschung jedoch als problematisch. Berechnungen mit klassischen Methoden scheitern oft an Auslöschungen (Vorzeichenproblem), während herkömmliche Quantencomputer komplexe Algorithmen erfordern, um Fermionen zu verarbeiten. Das ERC-finanzierte Projekt FOrbQ wird diese Herausforderungen angehen, indem es den ersten Quantenprozessor mit digitalen Gattern entwickelt. Durch die Verwendung fermionischer neutraler Atome können die Forscher die Wechselwirkungen der Fermionen direkt steuern, so dass keine komplexen Abbildungen mehr erforderlich sind. Programmierbare Tunnelgatter, abstimmbare Kollisionen und schnelle Zyklen werden in der Lage sein, stark korrelierte Fermi-Systeme effizient zu simulieren. FOrbQ kombiniert die Technologie der ultrakalten Atome mit der Quanteninformationsverarbeitung und plant, den ersten praktischen fermionischen Quantencomputer zu bauen.
Ziel
Fermions are ubiquitous in nature, and the study of fermionic systems with strong correlations lies at the centre of many fundamental and relevant problems in modern physics and chemistry. Any microscopic simulation not only needs to treat exponentially large Hilbert spaces but also has to accurately represent the fermionic exchange statistics. However, classical numerical methods suffer from a well-known sign problem, and conventional gate-based quantum computers employ distinguishable spin-1/2 degrees of freedom, which requires a significant algorithmic overhead for handling fermionic systems.
FOrbQ will be the first quantum processor with digital gates that addresses the anticommutation on the hardware level by using fermionic neutral atoms. Drawing from my ten-year experience with optical superlattices and quantum gas microscopes, I will develop stable, programmable tunnelling and exchange gates in an optical lattice with full local control over the tunnelling rates. With tunable collisions of atoms and a rapid cycle time, FOrbQ introduces a digital bottom-up approach for the simulation of strongly correlated Fermi systems. By directly controlling the coupling between fermionic spin orbitals, FOrbQ will implement local 2D Hamiltonians efficiently without the cumbersome fermion-to-spin qubit mapping. I will apply the novel hardware to open questions of hole pairing and exotic superconductivity in the Hubbard model, as well as perform the first simulations of molecules. Inherently, the atoms implement particle-number conservation and spin symmetries, making FOrbQ a powerful platform for electron simulations from multi-band Hubbard models to quantum chemistry.
FOrbQ combines well-tested robust technologies of ultracold atoms with concepts from quantum computing to create the first fermionic quantum computer and outline a clear path towards a practical quantum advantage for the simulation of electrons.
Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht. Siehe: Das European Science Vocabulary.
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht. Siehe: Das European Science Vocabulary.
- Naturwissenschaften Naturwissenschaften theoretische Physik Teilchenphysik Fermion
- Naturwissenschaften Naturwissenschaften Optik Mikroskopie
- Technik und Technologie Elektrotechnik, Elektronik, Informationstechnik Elektrotechnik Hardware Quantencomputer
- Naturwissenschaften Naturwissenschaften Elektromagnetismus und Elektronik Supraleiter
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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-2024-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.
G1 1XQ Glasgow
Vereinigtes Königreich
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.