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Quantum Error Correction with Multispecies Superconducting Circuits

Description du projet

Des architectures innovantes pour réduire les erreurs en informatique quantique

Les ordinateurs quantiques offrent un potentiel considérable pour révolutionner la technologie et résoudre des problèmes complexes, mais leur progression est freinée par la fragilité des qubits, qui entraîne des erreurs. Les dispositifs quantiques actuels peinent à garantir une exécution parfaite, pourtant indispensable au fonctionnement d’algorithmes quantiques avancés. Les méthodes traditionnelles de correction d’erreurs nécessitent des milliers de qubits physiques pour créer un seul qubit logique fiable, ce qui semble rendre l’informatique quantique pratique hors de portée. Le projet MultiCorreQCt, financé par le CER, contribuera à surmonter cette limite en étudiant des architectures concaténées multiespèces. Ces architectures combinent différents qubits spécialisés, chacun optimisé pour son rôle fonctionnel, et superposent des méthodes de correction d’erreurs afin de réduire considérablement les besoins matériels de l’informatique quantique. Si elle aboutit, la méthode proposée pourrait ouvrir la voie à des ordinateurs quantiques évolutifs et exempts d’erreurs.

Objectif

In this project, we will build quantum-physical devices based on superconducting circuits and investigate approaches towards error -corrected quantum computing, which are both hardware-efficient and scalable. To this goal we envision to address errors hierarchically by multiple error-correcting layers and by using multispecies architectures in which data qubits and ancillary qubits are optimized for their respective purposes.
Despite the tremendous progress in building quantum computers, all of today’s existing devices suffer from errors. All known quantum algorithms with a proven speed-up, however, rely on their near-perfect execution. To close this gap we need to learn to efficiently protect quantum information from decoherence and to process it faultlessly. While the theory of quantum error correction was developed in the 1990’s, experimental exploration of error correcting codes has only recently become possible due to the stringent quantum hardware requirements. Furthermore, realizations using conventional surface code architectures result in a massive hardware overhead
requiring thousands of physical qubits per single logical qubit, which is considered a major obstacle towards practical quantum computing. To overcome this limitation, we will study multispecies concatenated architectures, in which every qubit is implemented as a hardware-efficient logical qubit tailored to its functional role. Such hardware-efficient logical qubits allow to detect and suppress the most frequent errors hardware-efficiently – promising a substantial reduction of the required size of an overarching code. Demonstrating quantum error correction in such multispecies and concatenated architectures, which we aim for in this project, would be a major breakthrough towards the realization of errorless superconducting quantum computers.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

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Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) ERC-2025-COG

Voir tous les projets financés au titre de cet appel

Institution d’accueil

FRIEDRICH-ALEXANDER-UNIVERSITAET ERLANGEN-NUERNBERG
Contribution nette de l'UE
€ 2 746 180,00
Adresse
FREYESLEBENSTRAßE 1
91058 Erlangen
Allemagne
Région
Bayern Mittelfranken Erlangen, Kreisfreie Stadt
Type d’activité
Higher or Secondary Education Establishments
Liens
Coût total
€ 2 746 180,00

Bénéficiaires (1)