Projektbeschreibung
Miteinander verbundene Quantencomputernetze kalt erwischt
Manche Metalle werden zu Supraleitern, wenn man sie auf extrem niedrige Temperaturen (nahe dem absoluten Nullpunkt) abkühlt – das bedeutet, sie leisten dem Elektronenfluss keinen Widerstand mehr. Aufgrund dieser abwesenden Verlustleitung sind supraleitfähige Quantenschaltungen hervorragend für die Konstruktion groß angelegter Quantencomputergeräte geeignet, in denen die Informationsverarbeitung auf Quantenbits (Qubits) statt auf binären Ziffern (Bits) beruht. Allerdings stellen die Herausforderungen, die damit einhergehen, auf Suprakonduktivität und extreme Kälte angewiesen zu sein, ein wesentliches Hindernis für die Implementierung von lokalen Netzwerken und Weitverkehrsnetzen (LAN/WAN) dar, die verschiedene Geräte und Systeme miteinander verbinden. Das EU-finanzierte Projekt SuperQuLAN will dieses Hindernis überwinden, indem es supraleitfähige Qubits in räumlich getrennten Kühlaggregaten, die über eine kryogene Übertragungsleitung miteinander verbunden sind, demonstriert und implementiert. Ein Erfolg dieser Bemühungen würde größeren Netzwerken in städtischen Gebieten den Weg ebnen und auf lange Sicht Quantencomputergeräten die Verbindung zum Internet ermöglichen.
Ziel
Superconducting quantum circuits are one of the most promising platforms for realizing large-scale quantum computing devices, where in the near future a coherent integration of 100-1000 qubits is feasible. However, the required temperatures of only a few mK currently restrict quantum operations to superconducting qubits that are located within the same dilution refrigerator. This imposes a serious constraint on the realization of even larger quantum processors or the implementation of local- and wide-area quantum networks based on superconducting technology.
The targeted breakthrough of this project is to overcome this limitation by demonstrating for the first time the operation of a quantum local area network (QuLAN), where superconducting qubits housed in spatially separated refrigerators are connected via a cryogenic transmission line. Using this setup, we will implement state transfer protocols and distributed quantum algorithms between superconducting qubits that are tens of meters apart. In parallel, we will develop and demonstrate new electro-optical quantum transducer designs for fast microwave-to-optics conversion and many other essential components and protocols for efficiently integrating multiple superconducting quantum computing units into a single coherent network. The outcomes of this project will enable the non-incremental step from intra- to inter-fridge quantum communication and will facilitate the implementation of first quantum computing clusters. In the long run, this technology provides the basis for the realization of metropolitan-area scale quantum networks using superconducting circuits.
The project will be carried out by an interdisciplinary team of experts in the fields of superconducting circuits, nanophotonics and quantum information theory, and in close collaboration with industry partners. The complementary expertise of this consortium will ensure the scientific and economic success of this project.
Wissenschaftliches Gebiet
- natural sciencesphysical sciencesquantum physics
- engineering and technologyelectrical engineering, electronic engineering, information engineeringelectronic engineeringcomputer hardwarequantum computers
- engineering and technologynanotechnologynanophotonics
- 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
1040 Wien
Österreich