Open Quantum Neural Networks: from Fundamental Concepts to Implementations with Atoms and Photons

Informazioni relative al progetto

QNets

ID dell’accordo di sovvenzione: 804247

DOI

10.3030/804247

Progetto chiuso

Data della firma CE 4 Settembre 2018

Data di avvio 1 Ottobre 2019

Data di completamento 30 Settembre 2025

Finanziato da

• EXCELLENT SCIENCE - European Research Council (ERC)

Costo totale

€ 1 486 439,00

Contributo UE

€ 1 486 439,00

Coordinato da

FORSCHUNGSZENTRUM JULICH GMBH
Germany

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Pubblicazioni

Peer reviewed articles (36)

Measurement-Free Quantum Error Correction Optimized for Biased Noise

Autori: Katharina Brechtelsbauer, Friederike Butt, David F. Locher, Santiago Higuera Quintero, Sebastian Weber, Markus Müller, Hans Peter Büchler
Pubblicato in: PRX Quantum, Numero 6, 2025, ISSN 2691-3399
Editore: American Physical Society (APS)
DOI: 10.1103/wsnf-prwl

Fundamental Thresholds for Computational and Erasure Errors via the Coherent Information

Autori: Luis Colmenarez, Seyong Kim, Markus Müller
Pubblicato in: PRX Quantum, Numero 6, 2025, ISSN 2691-3399
Editore: American Physical Society (APS)
DOI: 10.1103/d8rx-srpn

Experimental Bayesian Calibration of Trapped-Ion Entangling Operations

Autori: Lukas Gerster, Fernando Martínez-García ,Pavel Hrmo , Martin W. van Mourik ,Benjamin Wilhelm, Davide Vodola, Markus Müller, Rainer Blatt, Philipp Schindler, and Thomas Monz
Pubblicato in: PRX Quantum, 2022, ISSN 2691-3399
Editore: American Physical Society
DOI: 10.1103/prxquantum.3.020350

On the Interpretability of Neural Network Decoders

Autori: Lukas Bödeker, Luc J. B. Kusters, Markus Müller
Pubblicato in: Advanced Quantum Technologies, Numero 8, 2025, ISSN 2511-9044
Editore: Wiley
DOI: 10.1002/qute.202500158

Optimal storage capacity of quantum Hopfield neural networks

Autori: Lukas Bödeker; Eliana Fiorelli; Markus Müller
Pubblicato in: Physical review / Physics education research, Numero 5, 2022, Pagina/e 023074, ISSN 2643-1564
Editore: American Physical Society
DOI: 10.1103/physrevresearch.5.023074

Compressed-sensing Lindbladian quantum tomography with trapped ions

Autori: Dmitrii Dobrynin, Lorenzo Cardarelli, Markus Müller, Alejandro Bermudez
Pubblicato in: Quantum Science and Technology, Numero 10, 2025, Pagina/e 045041, ISSN 2058-9565
Editore: IOP Publishing
DOI: 10.1088/2058-9565/ae0363

Accessing the topological Mott insulator in cold atom quantum simulators with realistic Rydberg dressing

Autori: Lorenzo Cardarelli; Sergi Julià-Farré; Maciej Lewenstein; Alexandre Dauphin; Markus Müller
Pubblicato in: Quantum science and technology, Numero 8(2), 2023, Pagina/e 025018, ISSN 2058-9565
Editore: IOP Pubishing
DOI: 10.1088/2058-9565/acbc45

Demonstration of fault-tolerant universal quantum gate operations

Autori: Lukas Postler; Sascha Heuβen; Ivan Pogorelov; Manuel Rispler; Thomas Feldker; Michael Meth; Christian D. Marciniak; Roman Stricker; Martin Ringbauer; Rainer Blatt; Philipp Schindler; Markus Müller; Thomas Monz
Pubblicato in: Nature, Numero 605(7911), 2022, Pagina/e 675 - 680, ISSN 1476-4687
Editore: Nature Potfolio
DOI: 10.1038/s41586-022-04721-1

Characterizing Quantum Instruments: From Nondemolition Measurements to Quantum Error Correction

Autori: Roman Stricker; Davide Vodola; Alexander Erhard; Lukas Postler; Michael Meth; Martin Ringbauer; Philipp Schindler; Rainer Blatt; Markus Müller; Thomas Monz
Pubblicato in: PRX Quantum, Numero 2, 2022, ISSN 2691-3399
Editore: American Physical Society
DOI: 10.18154/rwth-2022-08526

Optimized measurement-free and fault-tolerant quantum error correction for neutral atoms

Autori: Stefano Veroni, Markus Müller, Giacomo Giudice
Pubblicato in: Physical Review Research, Numero 6, 2024, ISSN 2643-1564
Editore: American Physical Society (APS)
DOI: 10.1103/physrevresearch.6.043253

Engineered dissipation induced entanglement transition in quantum spin chains: from logarithmic growth to area law

Autori: Thomas Botzung; Thomas Botzung; Sebastian Diehl; Markus Müller; Markus Müller
Pubblicato in: Phys. Rev. B, Numero 104, 184422, 2021, ISSN 2469-9950
Editore: American Institute of Physics
DOI: 10.1103/physrevb.104.184422

Taming Thiemann’s Hamiltonian constraint in canonical loop quantum gravity: Reversibility, eigenstates, and graph-change analysis

Autori: T. L. M. Guedes, G. A. Mena Marugán, M. Müller, F. Vidotto
Pubblicato in: Physical Review D, Numero 112, 2025, ISSN 2470-0010
Editore: American Physical Society (APS)
DOI: 10.1103/hjdk-kdhk

Quantum Error Correction with Quantum Autoencoders

Autori: David F. Locher; Lorenzo Cardarelli; Markus Müller
Pubblicato in: Quantum, Numero 7, 2023, Pagina/e 942, ISSN 2521-327X
Editore: Association for the Promotion of Open Access Publishing in the Quantum Sciences
DOI: 10.22331/q-2023-03-09-942

Demonstration of Two-Dimensional Connectivity for a Scalable Error-Corrected Ion-Trap Quantum Processor Architecture

Autori: M. Valentini, M. W. van Mourik, F. Butt, J. Wahl, M. Dietl, M. Pfeifer, F. Anmasser, Y. Colombe, C. Rössler, P. C. Holz, R. Blatt, A. Bermudez, M. Müller, T. Monz, P. Schindler
Pubblicato in: Physical Review X, Numero 15, 2025, ISSN 2160-3308
Editore: American Physical Society
DOI: 10.1103/b9s1-6r44

Quantum Circuit Discovery for Fault-Tolerant Logical State Preparation with Reinforcement Learning

Autori: Remmy Zen, Jan Olle, Luis Colmenarez, Matteo Puviani, Markus Müller, Florian Marquardt
Pubblicato in: Physical Review X, Numero 15, 2025, ISSN 2160-3308
Editore: American Physical Society
DOI: 10.1103/gqpr-dgz7

Fault-Tolerant Code Switching Protocols for Near-Term Quantum Processors

Autori: Butt, Friederike; Heußen, Sascha; Rispler, Manuel; Müller, Markus
Pubblicato in: PRX QUANTUM, Numero 5, 2024, Pagina/e 020345, ISSN 2691-3399
Editore: American Physical Society
DOI: 10.1103/prxquantum.5.020345

Self-Trapped Polarons and Topological Defects in a Topological Mott Insulator

Autori: Sergi Julià-Farré, Markus Müller, Maciej Lewenstein, Alexandre Dauphin
Pubblicato in: Physical Review Letters, Numero 125/24, 2020, Pagina/e 240601, ISSN 0031-9007
Editore: American Physical Society
DOI: 10.1103/physrevlett.125.240601

Topological stripe state in an extended Fermi-Hubbard model

Autori: Sergi Julià-Farré; Lorenzo Cardarelli; Maciej Lewenstein; Markus Müller; Alexandre Dauphin
Pubblicato in: Physical review B, Numero 109, 2024, Pagina/e 075109, ISSN 2469-9969
Editore: American Physical Society}
DOI: 10.1103/physrevb.109.075109

Fault-Tolerant Stabilizer Measurements in Surface Codes with Three-Qubit Gates

Autori: Josias Old, Stephan Tasler, Michael J. Hartmann, Markus Müller
Pubblicato in: Physical Review Letters, Numero 135, 2025, ISSN 0031-9007
Editore: American Physical Society
DOI: 10.1103/sblg-fbq4

Efficient and Robust Certification of Genuine Multipartite Entanglement in Noisy Quantum Error Correction Circuits

Autori: Andrea Rodriguez-Blanco, Alejandro Bermudez, Markus Müller, Farid Shahandeh
Pubblicato in: PRX Quantum, Numero 2/2, 2021, Pagina/e 020304, ISSN 2691-3399
Editore: American Physical Society (APS)
DOI: 10.1103/prxquantum.2.020304

"Long-Range Ising Interactions Mediated by<mml:math xmlns:mml=""http://www.w3.org/1998/Math/MathML"" display=""inline"" overflow=""scroll""><mml:mi>λ</mml:mi><mml:msup><mml:mi>ϕ</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msup></mml:math>Fields: Probing the Renormalization of Sound in Crystals of Trapped Ions"

Autori: G. Martín-Vázquez, G. Aarts, M. Müller, A. Bermudez
Pubblicato in: PRX Quantum, Numero 3, 2023, ISSN 2691-3399
Editore: American Physical Society (APS)
DOI: 10.1103/prxquantum.3.020352

Strategies for a practical advantage of fault-tolerant circuit design in noisy trapped-ion quantum computers

Autori: Heußen, Sascha; Postler, Lukas; Rispler, Manuel; Pogorelov, Ivan; Marciniak, Christian D.; Monz, Thomas; Schindler, Philipp; Müller, Markus
Pubblicato in: Physical Review A, Numero 107, 2023, Pagina/e 042422, ISSN 1094-1622
Editore: American Physical Society
DOI: 10.1103/physreva.107.042422

Computing the Graph-Changing Dynamics of Loop Quantum Gravity

Autori: Thiago L. M. Guedes, Guillermo A. Mena Marugán, Francesca Vidotto, Markus Müller
Pubblicato in: Universe, Numero 11, 2025, Pagina/e 387, ISSN 2218-1997
Editore: MDPI AG
DOI: 10.3390/universe11120387

Mean-field dynamics of open quantum systems with collective operator-valued rates: validity and application

Autori: Eliana Fiorelli; Markus Müller; Igor Lesanovsky; Federico Carollo
Pubblicato in: New Journal of Physics, Numero 25 (8), 2023, Pagina/e 083010, ISSN 1367-2630
Editore: Institute of Physics Publishing
DOI: 10.1088/1367-2630/ace470

Automated Synthesis of Fault-Tolerant State Preparation Circuits for Quantum Error-Correction Codes

Autori: Tom Peham, Ludwig Schmid, Lucas Berent, Markus Müller, Robert Wille
Pubblicato in: PRX Quantum, Numero 6, 2025, ISSN 2691-3399
Editore: American Physical Society (APS)
DOI: 10.1103/prxquantum.6.020330

Lift-connected surface codes

Autori: Josias Old, Manuel Rispler, Markus Müller
Pubblicato in: Quantum Science and Technology, Numero 9, 2024, Pagina/e 045012, ISSN 2058-9565
Editore: IOP Publishing
DOI: 10.1088/2058-9565/ad5eb6

Coherent information as a mixed-state topological order parameter of fermions

Autori: Ze-Min Huang, Luis Colmenarez, Markus Müller, Sebastian Diehl
Pubblicato in: Physical Review Research, Numero 7, 2025, ISSN 2643-1564
Editore: American Physical Society (APS)
DOI: 10.1103/fx56-8nvy

Two-qubit gate protocols with microwave-dressed Rydberg ions in a linear Paul trap

Autori: Joseph W P Wilkinson, Katrin Bolsmann, Thiago L M Guedes, Markus Müller, Igor Lesanovsky
Pubblicato in: New Journal of Physics, Numero 27, 2025, Pagina/e 064502, ISSN 1367-2630
Editore: Institute of Physics Publishing
DOI: 10.1088/1367-2630/add494

Phase diagram of quantum generalized Potts-Hopfield neural networks

Autori: Eliana Fiorelli; Igor Lesanovsky; Markus Müller
Pubblicato in: New Journal of Physics, Numero 24, 033012, 2022, ISSN 1367-2630
Editore: Institute of Physics Publishing
DOI: 10.1088/1367-2630/ac5490

Fault-tolerant parity readout on a shuttling-based trapped-ion quantum computer

Autori: J. Hilder; D. Pijn; O. Onishchenko; A. Stahl; M. Orth; B. Lekitsch; A. Rodriguez-Blanco; M. Müller; F. Schmidt-Kaler; U. G. Poschinger
Pubblicato in: Physical Review X, Numero 12, 011032, 2022, ISSN 2160-3308
Editore: American Physical Society
DOI: 10.1103/physrevx.12.011032

Dynamical subset sampling of quantum error-correcting protocols

Autori: Sascha Heußen; Don Winter; Manuel Rispler; Markus Müller
Pubblicato in: Physical Review Research, Numero 6, 2024, Pagina/e 013177, ISSN 2643-1564
Editore: American Physical Society
DOI: 10.1103/physrevresearch.6.013177

Bosonic quantum error correction with neutral atoms in optical dipole traps

Autori: Leon H. Bohnmann, David F. Locher, Johannes Zeiher, Markus Müller
Pubblicato in: Physical Review A, Numero 111, 2025, ISSN 2469-9926
Editore: American Physical Society (APS)
DOI: 10.1103/physreva.111.022432

Long-range Ising interactions mediated by $λϕ^4$ fields: probing the renormalisation of sound in crystals of trapped ions

Autori: Martín-Vázquez, G.; Aarts, G.; Müller, Markus; Bermudez, A.
Pubblicato in: PRX Quantum, Numero 3(2), 2022, Pagina/e 020352, ISSN 2691-3399
Editore: American Physical Society
DOI: 10.48550/arxiv.2105.06886

Scalable characterization of localizable entanglement in noisy topological quantum codes

Autori: David Amaro, Markus Müller, Amit Kumar Pal
Pubblicato in: New Journal of Physics, Numero 22/5, 2020, Pagina/e 053038, ISSN 1367-2630
Editore: Institute of Physics Publishing
DOI: 10.1088/1367-2630/ab84b3

Lindblad-like quantum tomography for non-Markovian quantum dynamical maps

Autori: S. Varona, M. Müller, A. Bermudez
Pubblicato in: npj Quantum Information, Numero 11, 2025, ISSN 2056-6387
Editore: Springer Science and Business Media LLC
DOI: 10.1038/s41534-025-01044-7

Measurement-Free Fault-Tolerant Quantum Error Correction in Near-Term Devices

Autori: Heußen, Sascha; Locher, David; Müller, Markus
Pubblicato in: PRX Quantum, Numero 5, 2024, Pagina/e 010333, ISSN 2691-3399
Editore: American Physical Society
DOI: 10.1103/prxquantum.5.010333

Non-peer reviewed articles (3)

Demonstration of Fault-Tolerant Steane Quantum Error Correction

Autori: Lukas Postler, Friederike Butt, Ivan Pogorelov, Christian D. Marciniak, Sascha Heußen, Rainer Blatt, Philipp Schindler, Manuel Rispler, Markus Müller, Thomas Monz
Pubblicato in: PRX Quantum, Numero 5, 2025, ISSN 2691-3399
Editore: American Physical Society (APS)
DOI: 10.1103/prxquantum.5.030326

Robustness and measurement-induced percolation of the surface code

Autori: T Botzung, M Buchhold, S Diehl, M Müller
Pubblicato in: Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical, Numero 58, 2025, Pagina/e 205304, ISSN 1751-8113
Editore: Institute of Physics Publishing
DOI: 10.1088/1751-8121/add2e3

Accurate optimal quantum error correction thresholds from coherent information

Autori: Luis Colmenarez, Ze-Min Huang, Sebastian Diehl, Markus Müller
Pubblicato in: Physical Review Research, Numero 6, 2024, ISSN 2643-1564
Editore: American Physical Society (APS)
DOI: 10.1103/physrevresearch.6.l042014

Other (5)

The random coupled-plaquette gauge model and the surface code under circuit-level noise

Autori: Manuel Rispler, Davide Vodola, Markus Müller, Seyong Kim
Pubblicato in: 2024
Editore: arXiv

Optical time-domain quantum state tomography on a subcycle scale

Autori: Hubenschmid, Emanuel; Guedes, Thiago L. M.; Burkard, Guido
Pubblicato in: arXiv, Numero 2307, 2023, Pagina/e 13090
Editore: Cornell Tech
DOI: 10.48550/arxiv.2307.13090

Experimental fault-tolerant code switching

Autori: Ivan Pogorelov, Friederike Butt, Lukas Postler, Christian D. Marciniak, Philipp Schindler, Markus Müller, Thomas Monz
Pubblicato in: 2024
Editore: arXiv

Measurement-free, scalable and fault-tolerant universal quantum computing

Autori: F. Butt, D. F. Locher, K. Brechtelsbauer, H. P. Büchler, and M. Müller
Pubblicato in: 2024
Editore: arXiv

Quantum cellular automata for quantum error correction and density classification

Autori: Guedes, Thiago L. M.; Winter, Don; Müller, Markus
Pubblicato in: https://arxiv.org/abs/2309.03608, 2023, ISSN 2331-8422
Editore: Cornell Tech
DOI: 10.48550/arxiv.2309.03608