Descrizione del progetto
Una nuova architettura per sistemi quantistici tolleranti agli errori
Le trappole di Penning, che usano forti campi magnetici per mantenere gli ioni in posizione, aprono nuove possibilità per il calcolo quantistico grazie alla stabilizzazione di grandi gruppi di ioni. A differenza delle architetture di trappole comunemente usate nel calcolo quantistico a ioni intrappolati, le trappole di Penning consentono l’uso di qubit di spin nucleare, ovvero unità di informazione quantistica immagazzinate nel nucleo atomico, come gli ioni 43Ca+. Tali qubit possono contenere più informazioni per ione, riducendo la necessità di hardware aggiuntivo. Il progetto CAPTAIN Q, finanziato dal programma di azioni Marie Skłodowska-Curie, concentrerà l’attenzione sul miglioramento dei qubit di spin nucleare in presenza di forti campi magnetici, sulla creazione di operazioni quantistiche avanzate per sistemi multilivello e sullo sviluppo di stati quantistici resistenti agli errori. Usando siti microfabbricati, CAPTAIN Q si propone di rendere le trappole di Penning un’opzione scalabile e affidabile per i futuri computer quantistici.
Obiettivo
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.
Campo scientifico (EuroSciVoc)
CORDIS classifica i progetti con EuroSciVoc, una tassonomia multilingue dei campi scientifici, attraverso un processo semi-automatico basato su tecniche NLP. Cfr.: Il Vocabolario Scientifico Europeo.
CORDIS classifica i progetti con EuroSciVoc, una tassonomia multilingue dei campi scientifici, attraverso un processo semi-automatico basato su tecniche NLP. Cfr.: Il Vocabolario Scientifico Europeo.
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Parole chiave
Parole chiave del progetto, indicate dal coordinatore del progetto. Da non confondere con la tassonomia EuroSciVoc (campo scientifico).
Parole chiave del progetto, indicate dal coordinatore del progetto. Da non confondere con la tassonomia EuroSciVoc (campo scientifico).
Programma(i)
Programmi di finanziamento pluriennali che definiscono le priorità dell’UE in materia di ricerca e innovazione.
Programmi di finanziamento pluriennali che definiscono le priorità dell’UE in materia di ricerca e innovazione.
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HORIZON.1.2 - Marie Skłodowska-Curie Actions (MSCA)
PROGRAMMA PRINCIPALE
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Argomento(i)
Gli inviti a presentare proposte sono suddivisi per argomenti. Un argomento definisce un’area o un tema specifico per il quale i candidati possono presentare proposte. La descrizione di un argomento comprende il suo ambito specifico e l’impatto previsto del progetto finanziato.
Gli inviti a presentare proposte sono suddivisi per argomenti. Un argomento definisce un’area o un tema specifico per il quale i candidati possono presentare proposte. La descrizione di un argomento comprende il suo ambito specifico e l’impatto previsto del progetto finanziato.
Meccanismo di finanziamento
Meccanismo di finanziamento (o «Tipo di azione») all’interno di un programma con caratteristiche comuni. Specifica: l’ambito di ciò che viene finanziato; il tasso di rimborso; i criteri di valutazione specifici per qualificarsi per il finanziamento; l’uso di forme semplificate di costi come gli importi forfettari.
Meccanismo di finanziamento (o «Tipo di azione») all’interno di un programma con caratteristiche comuni. Specifica: l’ambito di ciò che viene finanziato; il tasso di rimborso; i criteri di valutazione specifici per qualificarsi per il finanziamento; l’uso di forme semplificate di costi come gli importi forfettari.
HORIZON-TMA-MSCA-PF-EF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - European Fellowships
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Invito a presentare proposte
Procedura per invitare i candidati a presentare proposte di progetti, con l’obiettivo di ricevere finanziamenti dall’UE.
Procedura per invitare i candidati a presentare proposte di progetti, con l’obiettivo di ricevere finanziamenti dall’UE.
(si apre in una nuova finestra) HORIZON-MSCA-2025-PF
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Contributo finanziario netto dell’UE. La somma di denaro che il partecipante riceve, decurtata dal contributo dell’UE alla terza parte collegata. Tiene conto della distribuzione del contributo finanziario dell’UE tra i beneficiari diretti del progetto e altri tipi di partecipanti, come i partecipanti terzi.
8092 Zuerich
Svizzera
I costi totali sostenuti dall’organizzazione per partecipare al progetto, compresi i costi diretti e indiretti. Questo importo è un sottoinsieme del bilancio complessivo del progetto.