Opis projektu
Kręta (nieliniowa) droga ku kwantowemu przełomowi w zakresie mocy obliczeniowej
Komputery kwantowe od dawna rozpalają wyobraźnię naukowców i opinii publicznej, jawiąc się jako kolejny wielki krok milowy, wykraczający daleko poza możliwości, jakie oferują superkomputery. Dysponujemy już niewielkimi komputerami kwantowymi, które w odróżnieniu od tradycyjnych komputerów wykorzystują kubity (a nie bity) jako nośniki informacji, a ponadto przechowują dane i prowadzą obliczenia opierając się na fizyce kwantowej. Najważniejsze zadanie, jakie teraz stawiają przed sobą naukowcy, polega na wykorzystaniu przewagi, jaką daje fizyka kwantowa, i użyciu komputera kwantowego do rozwiązania problemów niemożliwych do rozwiązania metodami tradycyjnymi. Badacze z finansowanego ze środków UE projektu QU-BOSS chcą zrealizować ten cen, stosując innowacyjne podejście polegające na wykorzystaniu dynamiki nieliniowej będącej częścią technologii fotonicznych układów scalonych.
Cel
After decades of progress in quantum information science, it is widely expected that in the next few years the field will start to yield practical applications in quantum chemistry, materials and pharmaceutical research, information security, and finance. For these applications to pan out, a crucial intermediate goal is to reach the quantum advantage regime, where quantum devices experimentally outperform classical computers in some computational task. The Boson Sampling problem is an example of a task that is computationally hard for classical computers, but which can be solved with a specialized quantum device using single photons interfering in a multimode linear interferometer. The aim of QU-BOSS is to experimentally push towards the quantum advantage regime with integrated photonic technology. The key innovative ingredient is the introduction of non-linearities acting at the single photon level embedded within the Boson Sampling interferometer. We plan to provide an experimental research breakthrough along three main directions, including both “hardware” and “software” components. First, we will use complementary approaches to map out how the addition of non-linearity boosts the device ́s complexity, making it harder to simulate classically. We will use different approaches to implement these devices with hybrid integrated quantum photonics, a versatile and flexible route to the manipulation of high-dimensional quantum photonic states. Finally, we will deploy the developed technology to implement two different architectures demonstrating quantum machine learning: a hybrid model of quantum computation and an optical quantum neural network. QU- BOSS aims to position integrated photonics into the NISQ (noisy, intermediate-scale quantum) era, opening up truly new scientific horizons at the frontier of quantum information, quantum control, machine learning and integrated photonics.
Dziedzina nauki
- engineering and technologyelectrical engineering, electronic engineering, information engineeringelectronic engineeringcomputer hardwarequantum computers
- natural sciencescomputer and information sciencesartificial intelligencemachine learning
- natural sciencesphysical sciencesopticsnonlinear optics
- natural sciencesphysical sciencestheoretical physicsparticle physicsphotons
- natural sciencescomputer and information sciencesartificial intelligencecomputational intelligence
Słowa kluczowe
Program(-y)
Temat(-y)
System finansowania
ERC-ADG - Advanced GrantInstytucja przyjmująca
00185 Roma
Włochy