Descrizione del progetto
Un nuovo tipo di qubit per una protezione delle informazioni quantistiche meno dispendiosa in termini di risorse
I sistemi quantistici possono esistere in stati fragili che alla fine vengono spazzati via dalle interazioni con l’ambiente. La protezione di tali stati è essenziale per il futuro dell’informatica quantistica. Anche se la correzione degli errori quantistici offre una soluzione, essa richiede grandi risorse. Il progetto ECLIPSE, finanziato dall’UE, intende affrontare questo problema proteggendo le informazioni quantistiche in un nuovo tipo di qubit con due specificità cruciali. In primo luogo, la codifica avverrà in un unico risonatore a circuito superconduttore il cui infinito spazio dimensionale di Hilbert può sostituire grandi registri di qubit fisici. In secondo luogo, questo qubit sarà alimentato a radiofrequenza, scambiando continuamente fotoni con un serbatoio. I circuiti sviluppati manipoleranno gli stati quantistici della luce. Questo lavoro potrebbe consentire la protezione delle informazioni quantistiche nei futuri sistemi quantistici.
Obiettivo
Quantum systems can occupy peculiar states, such as superposition or entangled states. These states are intrinsically fragile and eventually get wiped out by inevitable interactions with the environment. Protecting quantum states against decoherence is a formidable and fundamental problem in physics, which is pivotal for the future of quantum computing. The theory of quantum error correction provides a solution, but its current envisioned implementations require daunting resources: a single bit of information is protected by encoding it across tens of thousands of physical qubits.
My proposal is to protect quantum information in an entirely new type of qubit with two key specificities. First, it will be encoded in a single superconducting circuit resonator whose infinite dimensional Hilbert space can replace large registers of physical qubits. Second, this qubit will be rf-powered, continuously exchanging photons with a reservoir. This approach challenges the intuition that a qubit must be isolated from its environment. Instead, the reservoir acts as a feedback loop which continuously and autonomously corrects against errors. This correction takes place at the level of the quantum hardware, and reduces the need for error syndrome measurements which are resource intensive.
The circuits I will develop manipulate quantum states of light, whose utility transcends the long term goal of quantum computing, and can readily be used to probe fundamental properties of matter. In mesoscopic physics where a large number of particles exhibit collective quantum phenomena, the measurement tools to characterize subtle quantum effects are often lacking. Here, I propose to measure the spin entanglement of a single Cooper pair, by coupling a superconductor to a circuit composed of microwave resonators and a carbon nanotube. The spin entanglement can be swapped into microwave photons, which can be detected by deploying the arsenal of quantum limited microwave measurement devices.
Campo scientifico
CORDIS classifica i progetti con EuroSciVoc, una tassonomia multilingue dei campi scientifici, attraverso un processo semi-automatico basato su tecniche NLP.
CORDIS classifica i progetti con EuroSciVoc, una tassonomia multilingue dei campi scientifici, attraverso un processo semi-automatico basato su tecniche NLP.
- engineering and technologyelectrical engineering, electronic engineering, information engineeringelectronic engineeringcomputer hardwarequantum computers
- natural sciencesphysical scienceselectromagnetism and electronicssuperconductivity
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Parole chiave
Programma(i)
Argomento(i)
Meccanismo di finanziamento
ERC-STG - Starting GrantIstituzione ospitante
75272 Paris
Francia