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Quantum Error Correction with Multispecies Superconducting Circuits

Descrizione del progetto

Architetture innovative per ridurre gli errori nell’informatica quantistica

I computer quantistici hanno potenzialità enormi di rivoluzionare la tecnologia e risolvere problemi complessi, ma il loro sviluppo è ostacolato dalla fragilità dei qubit, che causa errori. I dispositivi quantistici attuali hanno difficoltà a garantire un’esecuzione perfetta, che è essenziale per l’esecuzione di algoritmi quantistici avanzati. I metodi tradizionali di correzione degli errori richiedono migliaia di qubit fisici per creare un solo qubit logico affidabile, il che fa sembrare il calcolo quantistico pratico un obiettivo irraggiungibile. Il progetto MultiCorreQCt, finanziato dal CER, contribuirà a superare questa limitazione studiando architetture concatenate multispecie. Tali architetture combinano una serie di qubit specializzati, ciascuno ottimizzato per il proprio ruolo funzionale, con metodi di correzione degli errori a più livelli, al fine di ridurre drasticamente i requisiti hardware necessari per il calcolo quantistico. Se avrà successo, il metodo proposto potrebbe aprire la strada a computer quantistici scalabili e privi di errori.

Obiettivo

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.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

Parole chiave

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

Vedi tutti i progetti finanziati nell’ambito di questo schema di finanziamento

Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) ERC-2025-COG

Vedi tutti i progetti finanziati nell’ambito del bando

Istituzione ospitante

FRIEDRICH-ALEXANDER-UNIVERSITAET ERLANGEN-NUERNBERG
Contributo netto dell'UE
€ 2 746 180,00
Indirizzo
FREYESLEBENSTRAßE 1
91058 Erlangen
Germania
Regione
Bayern Mittelfranken Erlangen, Kreisfreie Stadt
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
€ 2 746 180,00

Beneficiari (1)