Descrizione del progetto
Spostamento della simulazione quantistica dal regno degli acceleratori di particelle ai dispositivi desktop
La simulazione, o l’approssimazione di uno scenario di vita reale, è fondamentale per un’infinità di aree, che vanno dall’aviazione e dalla medicina ai cambiamenti climatici e al mercato azionario. I simulatori creano «esperimenti» virtuali che sarebbero troppo costosi, dispendiosi in termini di tempo, pericolosi o addirittura impossibili da eseguire nella realtà. Nel mondo della meccanica quantistica, la fisica classica non può spiegare la natura e il comportamento della materia e dell’energia a livello atomico e subatomico. Attualmente, l’unico modo per accedere ai comportamenti quantistici è mediante acceleratori ad alta energia, che spesso comportano temperature estreme. La creazione di un simulatore quantistico compatto fotonico-elettronico basato su silicio accessibile in laboratorio e che funzioni a temperatura ambiente potrebbe rivoluzionare la nostra comprensione del mondo quantistico promuovendo un’innovazione rapida e diffusa. Questo è esattamente l’obiettivo della ricerca svolta nell’ambito del progetto EPIQUS, finanziato dall’UE.
Obiettivo
EPIQUS aims to demonstrate a cheap, easy-to-use, performant Quantum Simulator (QS) based on full integration of silicon nitride photonics with silicon electronics. The core objective of EPIQUS is to set a cornerstone technology – demonstrate the first breakthrough device - which will simulate quantum mechanical problems in a compact device operating at ambient temperatures. Our vision is to develop a Quantum Simulator by bringing onto a unique semiconductor platform the mature silicon microelectronic (CMOS, digital) and the silicon nitride quantum micro-photonic functionalities. Within EPIQUS we will develop a 3D-integrated quantum simulator hardware, where (1) a photonic quantum interference circuit, hosting (1a) scalable entangled photon sources (pumped by a NIR pulsed diode laser to produce on-chip photon pairs via nonlinear four wave mixing), (1b) the state preparation stage and (1c) the 16 qubit reconfigurable quantum interference circuit, will be monolithically integrated on the same Si chip with (2) scalable arrays of single photon avalanche detectors (Silicon SPADs) operating at ~ 850nm and at room temperatures. Around this, our consortium will build an integrated system, in which on the “software level” a quantum algorithm will sustain the quantum simulation results from the hardware. In this last, a custom Analog chip will control the QS module by managing the pulsed pump laser, phase shifters (needed to reconfigure the QS) and the SPADs in order to control actively the quantum optical circuit. Finally, the output data will be handled by the digital chip to feed the software algorithm. EPIQUS will envision scalability up to 50 qubits using the proposed breakthrough technology. The EPIQUS consortium will be based on several groups from EU countries and one non-EU partner with diverse expertise, ranging from material, device, photonic and electronic circuit engineering, microfabrication technology, quantum optics and spectroscopy, information technologies.
Campo scientifico
- natural sciencescomputer and information sciencessoftware
- engineering and technologyelectrical engineering, electronic engineering, information engineeringelectronic engineeringcomputer hardwarequantum computers
- natural scienceschemical sciencesinorganic chemistrymetalloids
- natural sciencesphysical sciencesopticslaser physics
- natural sciencesphysical sciencestheoretical physicsparticle physicsphotons
Parole chiave
Programma(i)
Invito a presentare proposte
Vedi altri progetti per questo bandoBando secondario
H2020-FETOPEN-2018-2019-2020-01
Meccanismo di finanziamento
RIA - Research and Innovation actionCoordinatore
38122 Trento
Italia