Description du projet
Une nouvelle architecture pour les systèmes quantiques tolérants aux pannes
Les pièges de Penning, qui utilisent de puissants champs magnétiques pour maintenir les ions en place, ouvrent de nouvelles perspectives pour l'informatique quantique en stabilisant de grands groupes d'ions. Contrairement aux architectures de pièges couramment utilisées dans l'informatique quantique à ions piégés, les pièges de Penning permettent l'utilisation de qubits de spin nucléaire (unités d'information quantique stockées dans le noyau atomique) tels que les ions 43Ca+. Ces qubits peuvent contenir plus d'informations par ion, réduisant le besoin de matériel supplémentaire. Soutenu par le programme Actions Marie Skłodowska-Curie, le projet CAPTAIN Q concentrera ses efforts sur l'amélioration des qubits de spin nucléaire sous de forts champs magnétiques, la création d'opérations quantiques avancées pour les systèmes à plusieurs niveaux et le développement d'états quantiques résistants aux erreurs. Grâce à des sites microfabriqués, CAPTAIN Q entend faire des pièges de Penning une option évolutive et fiable pour les futurs ordinateurs quantiques.
Objectif
Recent progress in ion-trap quantum computing has been driven largely by quasi-2D RF trap architectures and ion–photon modules, which already enable high-fidelity gate operations and small-scale algorithms. However, scaling these systems to the fault-tolerant regime remains a key challenge due to increasing hardware overhead and control complexity. Penning traps, which employ strong magnetic fields to stabilize large ion arrays, offer a fundamentally different architecture that has so far been scarcely explored for quantum computation. In this regime, the strong magnetic field modifies the energy structure such that one no longer speaks of hyperfine qubits but rather of nuclear spin or electronic spin qubits. The nuclear spin states of 43Ca+ provide a rich multi-level manifold, enabling more information to be stored per ion and reducing the number of physical qubits required for large-scale processing.
In this project, we aim to establish surface Penning traps as a competitive platform for quantum computing through three tightly connected objectives. The first objective is to identify and benchmark the nuclear spin qubit of 43Ca+ under high magnetic fields, providing the foundation for robust state preparation and measurement. The second objective is to explore the qudit manifold of the nuclear spin, implementing single- and two-qudit gates. The third objective is to demonstrate spin-cat states in this manifold, using them as intrinsically error-protected encodings and targeting the first experimental demonstration of error correction in a Penning trap device.
All experiments will be carried out in a microfabricated surface Penning trap with individual trapping sites for each ion, enabling flexible geometries and scalability. Supported by close integration of theory, experiment, and industrial collaboration, the project will deliver the first robust multi-level quantum processing in a Penning trap and reinforce Europe’s position in quantum technologies.
Champ scientifique (EuroSciVoc)
CORDIS classe les projets avec EuroSciVoc, une taxonomie multilingue des domaines scientifiques, grâce à un processus semi-automatique basé sur des techniques TLN. Voir: Le vocabulaire scientifique européen.
CORDIS classe les projets avec EuroSciVoc, une taxonomie multilingue des domaines scientifiques, grâce à un processus semi-automatique basé sur des techniques TLN. Voir: Le vocabulaire scientifique européen.
- sciences naturelles sciences chimiques chimie inorganique métal alcalinoterreux
- ingénierie et technologie génie électrique, génie électronique, génie de l’information ingénierie électronique matériel informatique calculateur quantique
- sciences naturelles mathématiques mathématiques pures géométrie
- sciences naturelles informatique et science de l'information science des données traitement des données
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Mots‑clés
Les mots-clés du projet tels qu’indiqués par le coordinateur du projet. À ne pas confondre avec la taxonomie EuroSciVoc (champ scientifique).
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Programme(s)
Programmes de financement pluriannuels qui définissent les priorités de l’UE en matière de recherche et d’innovation.
Programmes de financement pluriannuels qui définissent les priorités de l’UE en matière de recherche et d’innovation.
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HORIZON.1.2 - Marie Skłodowska-Curie Actions (MSCA)
PROGRAMME PRINCIPAL
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Thème(s)
Les appels à propositions sont divisés en thèmes. Un thème définit un sujet ou un domaine spécifique dans le cadre duquel les candidats peuvent soumettre des propositions. La description d’un thème comprend sa portée spécifique et l’impact attendu du projet financé.
Les appels à propositions sont divisés en thèmes. Un thème définit un sujet ou un domaine spécifique dans le cadre duquel les candidats peuvent soumettre des propositions. La description d’un thème comprend sa portée spécifique et l’impact attendu du projet financé.
Régime de financement
Régime de financement (ou «type d’action») à l’intérieur d’un programme présentant des caractéristiques communes. Le régime de financement précise le champ d’application de ce qui est financé, le taux de remboursement, les critères d’évaluation spécifiques pour bénéficier du financement et les formes simplifiées de couverture des coûts, telles que les montants forfaitaires.
Régime de financement (ou «type d’action») à l’intérieur d’un programme présentant des caractéristiques communes. Le régime de financement précise le champ d’application de ce qui est financé, le taux de remboursement, les critères d’évaluation spécifiques pour bénéficier du financement et les formes simplifiées de couverture des coûts, telles que les montants forfaitaires.
HORIZON-TMA-MSCA-PF-EF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - European Fellowships
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Appel à propositions
Procédure par laquelle les candidats sont invités à soumettre des propositions de projet en vue de bénéficier d’un financement de l’UE.
Procédure par laquelle les candidats sont invités à soumettre des propositions de projet en vue de bénéficier d’un financement de l’UE.
(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) HORIZON-MSCA-2025-PF
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La contribution financière nette de l’UE est la somme d’argent que le participant reçoit, déduite de la contribution de l’UE versée à son tiers lié. Elle prend en compte la répartition de la contribution financière de l’UE entre les bénéficiaires directs du projet et d’autres types de participants, tels que les participants tiers.
8092 Zuerich
Suisse
Les coûts totaux encourus par l’organisation concernée pour participer au projet, y compris les coûts directs et indirects. Ce montant est un sous-ensemble du budget global du projet.