Opis projektu
Hybrydowe kubity pozwolą na pokonanie najważniejszych przeszkód na drodze do stworzenia uniwersalnego komputera kwantowego
Główną cechą uniwersalnego komputera kwantowego jest to, że łączy w sobie pełną moc tradycyjnego komputera z możliwościami komputerów kwantowych, co pozwala na realizację symulacji fizycznych przy jednoczesnym wykorzystaniu funkcji klasycznych maszyn. Spiny elektronów osadzonych w kropce kwantowej oraz cząsteczki topologiczne w półprzewodnikach dają nadzieję na zbudowanie uniwersalnej kwantowej bramki logicznej, która umożliwia realizowanie wszystkich możliwych operacji na poziomie mechaniki kwantowej. Oba podejścia wiążą się jednak z szeregiem problemów i wyzwań. Celem finansowanego przez Unię Europejską projektu QUIST jest połączenie obu metod w celu pokonania przeszkód stojących na drodze do zbudowania wielkoskalowego komputera kwantowego. Ostatecznym celem zespołu jest zbudowanie potężnej platformy, w ramach której będzie możliwe tworzenie, symulowanie oraz wykonywanie obliczeń dla złożonych układów, co pozwoli na przesunięcie naszych granic rozumienia fizyki.
Cel
The promise of universal quantum computation stems from the remarkable behaviour of quantum states and the challenge is to gain control over their fragile nature. In topological quantum computation, information can be encoded nonlocally on Majorana states to provide inherent protection against noise, but operation is restricted to the trivial Clifford group. Spins in quantum dots do provide universal logic, but interactions are short-ranged. I propose to study the question whether these platforms can be united to overcome their limitations as a path toward large-scale quantum computation.
The grand goal of this project is, therefore, to coherently transfer quantum information between spin and topological qubits. Our quantum material of choice is germanium, which can exhibit strong spin-orbit coupling, can provide long quantum coherence for single spins, and can make ohmic contacts to superconductors for hybrid superconductor-semiconductor systems. We will use two-dimensional germanium hetero structures and fabricate superconducting quantum dot devices. Qubits defined on the spin states of single holes will be electrically driven using the spin-orbit interaction and coupled through the exchange interaction. On linear chains of quantum dots we will pursue topological superconductivity, which we will consequently integrate in the spin qubit platform. We will then study their interaction to demonstrate controllable transfer of quantum information between hole spin and Majorana states.
This research is presently at a fundamental stage and is thereby bound to produce exciting results where new physics may arise. The choice of the materials platform and its compatibility with semiconductor manufacturing promises for a successful adoption as building block for future quantum technology. Our long-term dream is to create a powerful platform where complex and emerging systems can be created, simulated, and computed to advance our general understanding of physics.
Dziedzina nauki
- engineering and technologyelectrical engineering, electronic engineering, information engineeringelectronic engineeringcomputer hardwarequantum computers
- natural sciencesphysical scienceselectromagnetism and electronicssemiconductivity
- natural scienceschemical sciencesinorganic chemistrymetalloids
- natural sciencesphysical scienceselectromagnetism and electronicssuperconductivity
Program(-y)
Temat(-y)
System finansowania
ERC-STG - Starting GrantInstytucja przyjmująca
2628 CN Delft
Niderlandy