Descripción del proyecto
Hacia el primer ordenador cuántico funcional para estudiar fermiones
Los sistemas fermiónicos tienen una gran importancia en física y química, pero su estudio se ve dificultado por las complejas interacciones entre fermiones y la gran cantidad de datos necesarios. Los métodos numéricos clásicos no suelen ser adecuados debido a la cancelación, problema del signo, mientras que los ordenadores cuánticos convencionales requieren de algoritmos complejos para procesar fermiones. En el proyecto FOrbQ, financiado por el Consejo Europeo de Investigación, se abordarán estas limitaciones creando el primer procesador cuántico con puertas digitales. Los investigadores emplearán átomos neutros fermiónicos para, de este modo, poder controlar directamente las interacciones entre fermiones, eliminando así la necesidad de mapeos complejos. Gracias a las puertas de tunelización programables, el control de las colisiones y la rapidez de los ciclos, será posible simular de forma eficiente sistemas Fermi altamente correlacionados. Al combinar la tecnología de átomos ultrafríos con la computación cuántica, el equipo de FOrbQ se propone desarrollar el primer ordenador cuántico fermiónico funcional.
Objetivo
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.
Ámbito científico (EuroSciVoc)
CORDIS clasifica los proyectos con EuroSciVoc, una taxonomía plurilingüe de ámbitos científicos, mediante un proceso semiautomático basado en técnicas de procesamiento del lenguaje natural. Véas: El vocabulario científico europeo..
CORDIS clasifica los proyectos con EuroSciVoc, una taxonomía plurilingüe de ámbitos científicos, mediante un proceso semiautomático basado en técnicas de procesamiento del lenguaje natural. Véas: El vocabulario científico europeo..
- ciencias naturales ciencias físicas física teórica física de partículas fermión
- ciencias naturales ciencias físicas óptica microscopía
- ingeniería y tecnología ingeniería eléctrica, ingeniería electrónica, ingeniería de la información ingeniería electrónica hardware informático ordenador cuántico
- ciencias naturales ciencias físicas electromagnetismo y electrónica superconductor
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Palabras clave
Palabras clave del proyecto indicadas por el coordinador del proyecto. No confundir con la taxonomía EuroSciVoc (Ámbito científico).
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Programa(s)
Programas de financiación plurianuales que definen las prioridades de la UE en materia de investigación e innovación.
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HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC)
PROGRAMA PRINCIPAL
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Tema(s)
Las convocatorias de propuestas se dividen en temas. Un tema define una materia o área específica para la que los solicitantes pueden presentar propuestas. La descripción de un tema comprende su alcance específico y la repercusión prevista del proyecto financiado.
Las convocatorias de propuestas se dividen en temas. Un tema define una materia o área específica para la que los solicitantes pueden presentar propuestas. La descripción de un tema comprende su alcance específico y la repercusión prevista del proyecto financiado.
Régimen de financiación
Régimen de financiación (o «Tipo de acción») dentro de un programa con características comunes. Especifica: el alcance de lo que se financia; el porcentaje de reembolso; los criterios específicos de evaluación para optar a la financiación; y el uso de formas simplificadas de costes como los importes a tanto alzado.
Régimen de financiación (o «Tipo de acción») dentro de un programa con características comunes. Especifica: el alcance de lo que se financia; el porcentaje de reembolso; los criterios específicos de evaluación para optar a la financiación; y el uso de formas simplificadas de costes como los importes a tanto alzado.
HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants
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Convocatoria de propuestas
Procedimiento para invitar a los solicitantes a presentar propuestas de proyectos con el objetivo de obtener financiación de la UE.
Procedimiento para invitar a los solicitantes a presentar propuestas de proyectos con el objetivo de obtener financiación de la UE.
(se abrirá en una nueva ventana) ERC-2024-STG
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Aportación financiera neta de la UE. Es la suma de dinero que recibe el participante, deducida la aportación de la UE a su tercero vinculado. Considera la distribución de la aportación financiera de la UE entre los beneficiarios directos del proyecto y otros tipos de participantes, como los terceros participantes.
G1 1XQ Glasgow
Reino Unido
Los costes totales en que ha incurrido esta organización para participar en el proyecto, incluidos los costes directos e indirectos. Este importe es un subconjunto del presupuesto total del proyecto.