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Efficient algorithmic methods for preparing large resource states with neutral atoms

Projektbeschreibung

Gemeinsame Entwicklung von Quantensoftware und -hardware zur Erzeugung großer Ressourcenzustände mit neutralen Atomen

Das über die Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen unterstützte Projekt RydbergAtomArrayTech hat zum Ziel, große Ressourcenzustände mithilfe von Quantensystemen aus neutralen Atomen zu erzeugen. Diese nichtklassischen Ressourcenzustände sind unerlässlich für Quantentechnologien der nächsten Generation, von der Quantenmetrologie über die Quantenfehlerkorrektur bis hin zur Quantenkommunikation. Durch die Anwendung eines Co-Design-Ansatzes, der die gleichzeitige Entwicklung von Quantensoftware und der entsprechenden Hardwareplattform ermöglicht, werden zwei neuartige Techniken im Bereich der Quantenoptik und -information miteinander verbunden. Zunächst wird das Projekt neutrale Atomsysteme als Plattform für die Entwicklung skalierbarer und vielseitiger Quantentechnologien nutzen. Zweitens werden aktuelle Erkenntnisse auf dem Gebiet der Quantenalgorithmen, der sogenannten Quantensignalverarbeitung, einbezogen, welche die asymptotische Komplexität unerlässlicher fehlertoleranter Algorithmen erhöht haben.

Ziel

The proposed research plan sets itself the main goal of preparing useful large resource states using quantum systems consisting of neutral atoms. These non-classical resource states are at the core of the full range of quantum technologies, from quantum metrology to quantum error-correction and communications.

This main objective will be achieved through the synthesis of two novel techniques developed in distant research subfields, both under the umbrella of Quantum optics and information. On the one hand, we leverage the unique versatility of neutral atom systems, which has allowed these systems to emerge as a leading platform for realizing quantum technologies. On the other hand, we bring in the insights that were recently developed in the field of Quantum Algorithms, which has improved the asymptotic complexity of the most important fault-tolerant algorithms, including Hamiltonian simulation and search algorithms. The collection of these algorithmic insights are called Quantum Signal Processing (QSP).

Our approach is novel from two perspectives. First, we will propose QSP as a method for controlling near-term quantum systems and preparing resource states, in contrast to its conventional application in implementing fault-tolerant quantum algorithms. Second, we will develop techniques to make implementations of QSP-based state preparation and communication protocols feasible in near-term systems. The participant's expertise in quantum information and the host's expertise in atomic physics perfectly complement one another to render this ambitious objective possible.

The proposed project is embracing an ambitious co-design approach, where the quantum software and the concrete hardware platform are developed in synchrony. The co-design approach is a requirement for developing quantum technologies in near- and intermediate-term, and a natural next step for combining the decades of theoretical and practical insights from designing quantum algorithms and devices.

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 WIEN
Netto-EU-Beitrag
€ 230 184,72
Adresse
KARLSPLATZ 13
1040 Wien
Österreich
Region
Ostösterreich Wien Wien
Aktivitätstyp
Higher or Secondary Education Establishments
Links
Gesamtkosten
Keine Daten