Descripción del proyecto
Los estados exóticos de la materia podrían desatar el poder de la computación cuántica
Los ordenadores convencionales codifican la información en una serie de «bits» electrónicos. Cada bit puede tener uno de los dos valores posibles: cero o uno. Al igual que las letras de un idioma se combinan para formar palabras y oraciones, las combinaciones de bits codifican información. Los ordenadores cuánticos utilizan bits cuánticos, llamados cúbits, que también están representados por ceros y unos, los cuales corresponden esta vez a estados cuánticos de la materia. Sin embargo, a diferencia de los bits digitales, los cúbits pueden estar en los dos estados a la vez. La cantidad de información que se puede almacenar aumenta exponencialmente con el número de bits, así como las posibilidades de que se produzcan errores. El proyecto NPhOMaQuCo, financiado con fondos europeos, estudia nuevas fases de la materia que podrían utilizarse en nuevos códigos cuánticos robustos de corrección de errores en los cuales se integran cúbits para superar los obstáculos actuales y desarrollar soluciones a problemas que hoy en día no son accesibles.
Objetivo
There is now a huge international effort to realise a quantum computer that can be scaled to solve problems that are intractable with modern technology. Realising a quantum computer is challenging because its individual components, known as qubits, will invariably experience errors that will cause the system to fail before a computation is completed. To deal with the issue we encode qubits in quantum error-correcting codes. These are robust many-body systems that will preserve their encoded logical information, even if their individual components suffer errors. They are designed such that we can run diagnostics to identify and repair errors provided the rate at which the system experiences errors is suitably low. We can protect the encoded information arbitrarily well by increasing the size of the quantum error-correcting code if our noisy qubits experience errors below some threshold rate. It is presently very challenging to construct and control our best available designs of quantum error-correcting codes using modern laboratory technology. To alleviate this problem we must search more robust codes that are more resource efficient than our current proposals. This will make the machines we seek to build more experimentally amenable. Our leading code designs for fault-tolerant quantum computation are based on phases of condensed quantum matter. Specifically, we synthesise physical systems with the fundamental properties of exotic phases to find robust designs for scalable quantum computation. There have been a number of recent developments, including the discovery of new phases of matter, that may help us overcome the issues that keep us from realising a quantum computer. I will examine new developments in condensed-matter physics to design robust new quantum error-correcting codes that can be realised experimentally to show that we can scale a quantum computer to solve problems that are presently intractable.
Ámbito científico
Palabras clave
Programa(s)
Régimen de financiación
MSCA-IF - Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowships (IF)Coordinador
1165 Kobenhavn
Dinamarca