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CORDIS - Risultati della ricerca dell’UE
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A quantum network for distributed quantum computation

Descrizione del progetto

Reti quantistiche a prova di guasto

Le reti quantistiche costituiscono un elemento importante dell’informatica quantistica. Esse facilitano la trasmissione di informazioni sotto forma di qubit condividendo stati legati e distribuiti tra processori quantistici fisicamente separati. Tuttavia, le informazioni quantistiche sono molto fragili. La distribuzione di qubit di correzione degli errori sulla rete può proteggere le informazioni quantistiche dagli errori dovuti alla decoerenza. Lo scopo del progetto QUNET, finanziato dall’UE, è di dimostrare il rilevamento di errori quantistici su una rete quantistica composta da quattro nodi. La realizzazione di schemi di correzione degli errori quantistici in grado di proteggere i qubit su lunghe distanze rappresenta un passaggio chiave che potrebbe aprire la strada alla costruzione di reti quantistiche sempre più grandi.

Obiettivo

A key question for quantum science is: Can quantum systems be protected from decoherence? This is not just a fundamental question; if we can reliably control large quantum states, it becomes possible to perform precise tests of quantum mechanics and computational tasks that go beyond classical physics.

A promising approach is to protect quantum states by distributing quantum error correction over quantum networks. These networks consist of nodes that contain quantum bits to store and process quantum states, and that are connected by entanglement links based on photons. This approach is naturally scalable to larger sizes by connecting independent modules, and a wide variety of fascinating error correction codes is enabled by different network topologies.

Pioneering experiments have demonstrated basic elements of quantum networks in various systems. However, due to the required precise understanding and control of complex quantum systems, protecting quantum networks against decoherence remains a major outstanding challenge in quantum science.

The goal of this proposal is to demonstrate the detection of quantum errors over a 4-node quantum network. This network forms a unit cell that demonstrates all key principles for larger error-corrected quantum networks. This ambitious goal can now be pursued due to two advances by my colleagues and me using NV centers in diamond: (1) Entanglement of two NV centers through photons and (2) Complete control over multiple nuclear spins coupled to single NV centers. To realize the network, I will develop robust quantum memories, non-destructive spin measurements, and a precise microscopic understanding and control of coupled spin systems in diamond.

Reaching this goal will be a potentially decisive step towards large quantum networks and distributed quantum computations: we will enter a new territory in which quantum states can be made more stable by making networks larger and larger, ultimately completely overcoming decoherence.

Meccanismo di finanziamento

ERC-STG - Starting Grant

Istituzione ospitante

TECHNISCHE UNIVERSITEIT DELFT
Contribution nette de l'UE
€ 1 499 910,00
Indirizzo
STEVINWEG 1
2628 CN Delft
Paesi Bassi

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Regione
West-Nederland Zuid-Holland Delft en Westland
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
€ 1 499 910,00

Beneficiari (1)