Opis projektu
Opracowywanie nowej platformy kwantowej opartej na dwuwymiarowych macierzach pułapek Penninga
W dziedzinie obliczeń kwantowych poczyniono szybkie postępy, demonstrując kontrolę kwantową o wysokiej precyzji w radiowych pułapkach jonowych wykonanych w technologii mikrowytwarzania przy jednoczesnym wyeliminowaniu problematycznego potencjału częstotliwości radiowych przy użyciu jednolitego pola magnetycznego. Bazując na tych postępach, w ramach finansowanego ze środków UE projektu IONPEN opracowana ma zostać nowa platforma do obliczeń i symulacji kwantowych oparta na skalowalnych, dwuwymiarowych macierzach jonów w pułapkach Penninga wykonanych w technologii mikrowytwarzania. Posłuży ona do demonstracji oddziałujących na siebie wielociałowych hamiltonianów spinowych o liczbach jonów nieosiągalnych dla konwencjonalnych komputerów. W ten sposób powstanie skalowalny symulator kwantowy, który może dostarczyć nowych informacji na temat powiązań między fizyką mikroskopową a nowo powstającymi zachowaniami. Projekt będzie miał wpływ na takie dziedziny jak fizyka fundamentalna, chemia, materiałoznawstwo i kryptografia.
Cel
This project will develop a new platform for quantum computation and quantum simulation based on scalable two-dimensional arrays of ions in micro-fabricated Penning traps. It builds upon the rapid advances demonstrating high precision quantum control in micro-fabricated radio-frequency ion traps while eliminating the most problematic element - the radio-frequency potential - using a uniform magnetic field. This offers a significant advantage: since the magnetic field is uniform it provides confinement at any position for which a suitable static quadrupole can be generated. By contrast, r.f. potentials only provide good working conditions along a line. This changed perspective provides access to dense two-dimensional strongly interacting ion lattices, with the possibility to re-configure these lattices in real time. By combining closely-spaced static two-dimensional ion arrays with standard laser control methods, the project will demonstrate previously inaccessible many-body interacting spin Hamiltonians at ion numbers which are out of the reach of classical computers, providing a scalable quantum simulator with the potential to provide new insights into the links between microscopic physics and emergent behavior. Through dynamic control of electrode voltages, reconfigurable two-dimensional arrays will be used to realize a scalable quantum computing architecture, which will be benchmarked through landmark experiments on measurement-based quantum computation and high error-threshold surface codes which are natural to this configuration. Realizing multi-dimensional connectivity between qubits is a major problem facing a number of leading quantum computing architectures including trapped ions. By solving this problem, the proposed project will pave the way to large-scale universal quantum computing with impacts from fundamental physics through to chemistry, materials science and cryptography.
Dziedzina nauki
- engineering and technologyelectrical engineering, electronic engineering, information engineeringinformation engineeringtelecommunicationsradio technologyradio frequency
- natural sciencescomputer and information sciencescomputer securitycryptography
- engineering and technologyelectrical engineering, electronic engineering, information engineeringelectronic engineeringcomputer hardwarequantum computers
- natural sciencesphysical sciencesopticslaser physics
Program(-y)
Temat(-y)
System finansowania
ERC-COG - Consolidator GrantInstytucja przyjmująca
8092 Zuerich
Szwajcaria