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Magnetic quantum hopfions as topologically protected states for quantum computing

Projektbeschreibung

Neuer Kandidat für robuste, fehlerresistente Qubits

Die Quanteninformationsverarbeitung birgt ein immenses Potenzial, eine Herausforderung stellen dabei jedoch Instabilitäten der Qubits, d. h. Qubit-Fehler aufgrund von Störungen durch die Umgebung, dar. Topologisch geschützte Zustände (stabile Konfigurationen, die Störungen dieser Art widerstehen) bieten einen vielversprechenden Ausweg. Magnetische Hopfionen, knotenartige 3D-Magnetisierungsstrukturen, sind ein Beispiel für diese Zustände. Aufgrund ihrer Quanteneigenschaften könnten sie sich für die zuverlässige Speicherung und Verarbeitung von Quanteninformationen eignen. Mit Unterstützung der Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen wird das Team des Projekts QUANTHOPF die Quanteneigenschaften der Hopfionen und ihr Potenzial als fehlerresistente Qubits weiterführend untersuchen. Die Forschenden werden fortgeschrittene Modellierungsverfahren einsetzen, um ihr Verhalten zu beschreiben, Methoden zur Manipulation von Qubits entwickeln und Neutronenstreuungsexperimente zur Beobachtung von Quanteneffekten konzipieren. Die Projektergebnisse werden einer robusteren und zuverlässigeren Quanteninformationsverarbeitung den Weg bereiten.

Ziel

The project QUANTHOPF is dedicated to studying the quantum properties of magnetic hopfions -- 3D knot-like topologically protected states, focusing on their possible application in quantum computations. The utilization of topologically protected qubits is particularly appealing in quantum computing because it promises the possibility of error-resistant quantum information storage and processing. On the other hand, nano-sized magnetic solitons, such as 2D skyrmions and 3D hopfions, represent attractive particle-like states with recently discovered quantum properties. In this project, I plan to employ advanced methods of classical and quantum spin systems, such as micromagnetic modeling, the density matrix renormalization group method, and semi-classical approaches, to study the quantum properties of 3D hopfions. Additionally, my goal is to study the dynamics of excitations of these states for constructing gate operations needed for qubit manipulation and performing quantum computation. Furthermore, the design of neutron scattering experiments that can be used to observe hopfions' quantum effects is planned within this project.

Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)

Schlüsselbegriffe

Programm/Programme

Thema/Themen

Finanzierungsplan

HORIZON-TMA-MSCA-PF-EF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - European Fellowships

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Aufforderung zur Vorschlagseinreichung

(öffnet in neuem Fenster) HORIZON-MSCA-2024-PF-01

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Koordinator

UNIVERSITE DU LUXEMBOURG
Netto-EU-Beitrag
€ 200 400,00
Adresse
2 PLACE DE L'UNIVERSITE
4365 ESCH-SUR-ALZETTE
Luxemburg
Region
Luxembourg Luxembourg Luxembourg
Aktivitätstyp
Higher or Secondary Education Establishments
Links
Gesamtkosten
Keine Daten

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