Projektbeschreibung
Molekulare Spin-Qudits geben neue Hoffnung für Quantencomputer
Molekulare Spintronik bringt frischen Schwung in das Feld der Quantentechnologien. Sorgfältige Kontrolle und Manipulation des Spins eines Elektrons innerhalb eines Moleküls können Quantenberechnungen ermöglichen. Im Rahmen des EU-finanzierten Projekts FATMOLS soll eine Machbarkeitsstudie für einen Molekularspin-Quantenprozessor erstellt werden. Als Qudits arbeitende künstliche magnetische Moleküle, die mehrere Quantenzustände gleichzeitig haben, werden kontrolliert, ausgelesen und durch kohärente Kopplung zu supraleitenden Schaltkreisen auf dem Chip verknüpft. Das neuartige Schema wird Quantenfunktionalitäten auf drei verschiedenen Skalen (Nuklearspins, elektronische Spins und Schaltkreise) integrieren, wird inhärent modular und somit skalierbar und auch sehr flexibel sein. Es wird erwartet, dass die Projektergebnisse wichtige Auswirkungen auf die Instrumentierung der Magnetresonanz haben werden.
Ziel
FATMOLS introduces a new paradigm in the world of quantum technologies: the molecular spin quantum processor. Artificial magnetic molecules that realize spin qudits, with multiple addressable quantum spin states, are controlled, read-out and linked via their coherent coupling to on-chip superconducting circuits. This novel scheme integrates quantum functionalities at three different scales (nuclear spins, electronic spins and circuits), is inherently modular and therefore scalable, and is also very flexible. It admits different qudit realizations, can create diverse qubit arrays and topologies and perform quantum simulations and fault-tolerant quantum computing, with quantum error correction either embedded in each molecule or distributed among different nodes in a topological lattice. FATMOLS objective is to provide a proof-of-concept of one of the repetition unit cells of this platform, involving at least two molecules with multiple and fully addressable levels, from which more complex architectures can be created. To achieve this goal, FATMOLS will design suitable algorithms and architectures for specific applications (quantum chemistry simulations, quantum error correction) and create, test and interconnect the different components of this technology (molecules, superconducting nano-resonators and control electronics), through a creative collaboration between disciplines and between top-level academic and industrial partners. In the short term, the project will reshape multi-frequency magnetic resonance instrumentation, a key enabling technology of widespread use. In the medium to long term, it will define an alternative roadmap to reach the next level of computational power (100-1000 qubits) and, therefore, address quantum optimization and quantum simulation problems with direct impact on diverse economic sectors, including agriculture, health-care, energy and artificial intelligence.
Wissenschaftliches Gebiet
- natural sciencescomputer and information sciencesartificial intelligence
- natural sciencesmathematicspure mathematicstopology
- natural scienceschemical sciencesphysical chemistryquantum chemistry
- engineering and technologyelectrical engineering, electronic engineering, information engineeringelectronic engineeringcomputer hardwarequantum computers
- natural sciencesphysical scienceselectromagnetism and electronicssuperconductivity
Schlüsselbegriffe
Programm/Programme
Aufforderung zur Vorschlagseinreichung
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H2020-FETOPEN-2018-2019-2020-01
Finanzierungsplan
RIA - Research and Innovation actionKoordinator
28006 Madrid
Spanien