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Quantum Simulation Enabled by Photonic Tensor Processing

Description du projet

Calcul tensoriel photonique d’ordre élevé pour les simulations quantiques

Des progrès considérables ont été accomplis dans le domaine des algorithmes de simulation et de calcul quantiques. Cependant, la recherche repose encore sur l’architecture numérique classique, en particulier sur le traitement tensoriel accéléré par GPU, ce qui entraîne une hausse des coûts énergétiques. Bien que le calcul photonique constitue une solution de remplacement prometteuse, ses limites actuelles restreignent son efficacité. Soutenu par le programme Actions Marie Skłodowska-Curie, le projet QUEST exploitera le parallélisme et la faible consommation d’énergie du calcul photonique pour permettre une simulation efficace et évolutive des algorithmes quantiques et des modèles d’apprentissage automatique quantique. Parallèlement, il formera un chercheur afin qu’il devienne un expert de premier plan dans les domaines du calcul photonique et des technologies quantiques. Dans l’ensemble, le projet vise à faire progresser la recherche fondamentale et appliquée en établissant un lien entre le calcul optique et la simulation quantique de nouvelle génération.

Objectif

Current quantum simulation and computing algorithm research still relies on classical digital architectures, most notably GPU-accelerated tensor processing, since practical quantum computers remain in their early stages. However, with Moore’s Law approaching its limits, digital platforms face mounting challenges in power consumption and scalability, making large-scale quantum simulations increasingly costly and inefficient. Photonic computing has recently emerged as a promising alternative, offering ultra-high bandwidth, massive parallelism, and low energy consumption. Yet, existing photonic paradigms remain limited: they either excel only at narrow tasks or deliver performance comparable to GPUs in general tensor operations, leaving them unsuitable for large-scale quantum simulation. To address this gap, this project introduces a new paradigm of high-order photonic tensor processing that directly bridges classical optical computing with quantum simulation. The proposed platform unites flexibility with massive parallelism, enabling efficient, scalable simulations that surpass conventional digital approaches and accelerate the development of next-generation quantum technologies.
The key goals of the project are: (1) To design a high-order photonic tensor computing platform for the simulation of quantum computing algorithms and quantum machine learning frameworks; (2) To provide comprehensive training to Dr. Yufeng Zhang, a skilled and talented researcher, to establish him as a leading scientist in the rapidly evolving field of photonic computing and quantum technology.
This multidisciplinary project has great implications on photonic computing, computer science, and quantum technology such as quantum simulation, algorithms, and quantum machine learning, and will involve both fundamental and applied research.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

HORIZON-TMA-MSCA-PF-EF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - European Fellowships

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Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) HORIZON-MSCA-2025-PF

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Coordinateur

AALTO KORKEAKOULUSAATIO SR
Contribution nette de l'UE
€ 242 116,80
Adresse
OTAKAARI 1
02150 Espoo
Finlande
Région
Manner-Suomi Helsinki-Uusimaa Helsinki-Uusimaa
Type d’activité
Higher or Secondary Education Establishments
Liens
Coût total
Aucune donnée

Partenaires (1)