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Fundamental, topological and modular models for circuit QED

Description du projet

Mieux comprendre les circuits supraconducteurs pour mieux concevoir les circuits quantiques

Le développement des technologies quantiques requiert une compréhension plus approfondie des circuits supraconducteurs, qui sont essentiels à une informatique quantique évolutive et précise. Malgré leur succès, des défis subsistent quant à la modélisation précise de leur comportement à différentes échelles énergétiques et à la compréhension de l’interaction entre la dynamique classique et quantique dans les grands réseaux. Avec le soutien du programme Actions Marie Skłodowska-Curie, le projet FTMcQED se propose de développer de nouvelles méthodes pour modéliser les variables de flux et de charge dans les circuits supraconducteurs, résolvant ainsi les débats concernant leurs descriptions. Il concentrera également ses recherches sur la création de modèles pour les réseaux supraconducteurs non réciproques et dissipatifs. Les efforts déployés dans le cadre de ce projet ont pour but de faire progresser la compréhension des nouveaux dispositifs quantiques, notamment des amplificateurs, des détecteurs et des qubits avec une suppression du bruit améliorée.

Objectif

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.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

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

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Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) HORIZON-MSCA-2024-PF-01

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Coordinateur

TECHNISCHE UNIVERSITAET MUENCHEN
Contribution nette de l'UE
€ 202 125,12
Adresse
Arcisstrasse 21
80333 Muenchen
Allemagne
Région
Bayern Oberbayern München, Kreisfreie Stadt
Type d’activité
Higher or Secondary Education Establishments
Liens
Coût total
Aucune donnée