Descrizione del progetto
Verso il primo computer quantistico pratico per lo studio dei fermioni
I sistemi fermionici, importanti per la fisica e la chimica, sono difficili da studiare a causa delle complesse interazioni strette dai fermioni, nonché degli enormi requisiti a livello di dati. I calcoli effettuati mediante l’impiego di metodi convenzionali spesso falliscono a causa delle cancellazioni (problema del segno), mentre i computer quantistici tradizionali necessitano di algoritmi complessi per poter elaborare i fermioni. Il progetto FOrbQ, finanziato dal CER, affronterà queste sfide creando il primo processore quantistico dotato di porte digitali. Utilizzando atomi neutri fermionici, i ricercatori potranno controllare direttamente le interazioni dei fermioni, eliminando la necessità di effettuare complesse mappature; inoltre, porte di tunnelling programmabili, collisioni sintonizzabili e cicli veloci consentiranno di simulare in modo efficiente sistemi di Fermi fortemente correlati. Grazie alla combinazione della tecnologia degli atomi ultrafreddi con il calcolo quantistico, FOrbQ si propone di costruire il primo computer quantistico fermionico pratico di sempre.
Obiettivo
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.
Campo scientifico (EuroSciVoc)
CORDIS classifica i progetti con EuroSciVoc, una tassonomia multilingue dei campi scientifici, attraverso un processo semi-automatico basato su tecniche NLP. Cfr.: Il Vocabolario Scientifico Europeo.
CORDIS classifica i progetti con EuroSciVoc, una tassonomia multilingue dei campi scientifici, attraverso un processo semi-automatico basato su tecniche NLP. Cfr.: Il Vocabolario Scientifico Europeo.
- scienze naturali scienze fisiche fisica teoretica fisica delle particelle fermioni
- scienze naturali scienze fisiche ottica microscopia
- ingegneria e tecnologia ingegneria elettrica, ingegneria elettronica, ingegneria informatica ingegneria elettronica hardware computer quantistici
- scienze naturali scienze fisiche elettromagnetismo ed elettronica superconduttività
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Parole chiave
Parole chiave del progetto, indicate dal coordinatore del progetto. Da non confondere con la tassonomia EuroSciVoc (campo scientifico).
Parole chiave del progetto, indicate dal coordinatore del progetto. Da non confondere con la tassonomia EuroSciVoc (campo scientifico).
Programma(i)
Programmi di finanziamento pluriennali che definiscono le priorità dell’UE in materia di ricerca e innovazione.
Programmi di finanziamento pluriennali che definiscono le priorità dell’UE in materia di ricerca e innovazione.
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HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC)
PROGRAMMA PRINCIPALE
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Argomento(i)
Gli inviti a presentare proposte sono suddivisi per argomenti. Un argomento definisce un’area o un tema specifico per il quale i candidati possono presentare proposte. La descrizione di un argomento comprende il suo ambito specifico e l’impatto previsto del progetto finanziato.
Gli inviti a presentare proposte sono suddivisi per argomenti. Un argomento definisce un’area o un tema specifico per il quale i candidati possono presentare proposte. La descrizione di un argomento comprende il suo ambito specifico e l’impatto previsto del progetto finanziato.
Meccanismo di finanziamento
Meccanismo di finanziamento (o «Tipo di azione») all’interno di un programma con caratteristiche comuni. Specifica: l’ambito di ciò che viene finanziato; il tasso di rimborso; i criteri di valutazione specifici per qualificarsi per il finanziamento; l’uso di forme semplificate di costi come gli importi forfettari.
Meccanismo di finanziamento (o «Tipo di azione») all’interno di un programma con caratteristiche comuni. Specifica: l’ambito di ciò che viene finanziato; il tasso di rimborso; i criteri di valutazione specifici per qualificarsi per il finanziamento; l’uso di forme semplificate di costi come gli importi forfettari.
HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants
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Invito a presentare proposte
Procedura per invitare i candidati a presentare proposte di progetti, con l’obiettivo di ricevere finanziamenti dall’UE.
Procedura per invitare i candidati a presentare proposte di progetti, con l’obiettivo di ricevere finanziamenti dall’UE.
(si apre in una nuova finestra) ERC-2024-STG
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Contributo finanziario netto dell’UE. La somma di denaro che il partecipante riceve, decurtata dal contributo dell’UE alla terza parte collegata. Tiene conto della distribuzione del contributo finanziario dell’UE tra i beneficiari diretti del progetto e altri tipi di partecipanti, come i partecipanti terzi.
G1 1XQ Glasgow
Regno Unito
I costi totali sostenuti dall’organizzazione per partecipare al progetto, compresi i costi diretti e indiretti. Questo importo è un sottoinsieme del bilancio complessivo del progetto.