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Fundamental, topological and modular models for circuit QED

Projektbeschreibung

Ein verbessertes Verständnis supraleitender Schaltkreise für ein optimiertes Quantenschaltungsdesign

Für die Weiterentwicklung der Quantentechnologie ist ein tieferes Verständnis supraleitender Schaltkreise erforderlich, da diese der Schlüssel zu skalierbarem und präzisem Quantencomputing sind. Trotz einiger Erfolge bestehen weiterhin Herausforderungen bei der genauen Modellierung ihres Verhaltens über verschiedene Energieskalen hinweg. Auch das Zusammenspiel zwischen klassischer Dynamik und Quantendynamik in großen Netzwerken wird noch nicht ausreichend verstanden. Unterstützt über die Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahme plant das Projekt FTMcQED die Entwicklung neuer Methoden zur Modellierung von Fluss- und Ladungsvariablen in supraleitenden Schaltkreisen, wodurch von Debatten in Bezug auf ihre Beschreibung beigelegt werden könnten. Ein weiteres Hauptaugenmerk wird auf der Entwicklung von Modellen für nichtreziproke, dissipative supraleitende Netzwerke liegen. Ziel des Projekts ist es, das Verständnis neuer Quantengeräte zu verbessern – darunter effizientere Verstärker, Detektoren sowie Qubits mit optimierter Rauschunterdrückung.

Ziel

Superconducting circuits have become a leading platform for quantum computation and simulation due to their scalability and the precise control provided by Josephson junctions (JJs), their fundamental nonlinear element. Despite significant progress, several fundamental questions about their theoretical modelling remain unresolved, including how to accurately describe their behaviour across different energy scales. In particular, key issues involve understanding the spectra of quantum macroscopic circuit variables (e.g. the flux difference across a JJ), and the relationship between classical and quantum dynamics in long-distance superconducting networks. Resolving these open questions is crucial for understanding quantum many-body phenomena and for the design of distributed chiral networks.
The FTMcQED project will address these challenges by focusing on two main areas. First, I will tackle the long-standing debate over extended vs. compact variable descriptions of flux and charge variables in superconducting circuits and explore its implications for many-body quantum systems (e.g. dissipative quantum phase transitions). This involves developing a geometrically and topologically consistent quantisation method to derive canonical quantum Hamiltonians for superconducting circuits, while properly accounting for parasitic effects. Second, I will construct modular, effective models for nonreciprocal, dissipative superconducting networks (e.g. waveguide QED) using electrical engineering techniques.
To achieve these objectives, I will employ a combination of advanced analytical and numerical methods, enabling a systematic investigation of collective topological effects in both discrete and continuous models. This project aims to contribute to the fundamental understanding and development of new quantum devices, including broadband quantum-limited amplifiers and detectors, as well as novel families of superconducting qubits with enhanced noise suppression.

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

TECHNISCHE UNIVERSITAET MUENCHEN
Netto-EU-Beitrag
€ 202 125,12
Adresse
Arcisstrasse 21
80333 Muenchen
Deutschland
Region
Bayern Oberbayern München, Kreisfreie Stadt
Aktivitätstyp
Higher or Secondary Education Establishments
Links
Gesamtkosten
Keine Daten