Opis projektu
Przenoszenie symulacji kwantowych z akceleratorów cząstek do poziomu komputerów stacjonarnych
Symulacje, czyli przybliżenia rzeczywistych zjawisk, mają kluczowe znaczenie w wielu dziedzinach nauki, od lotnictwa i medycyny do badania zmian klimatycznych i trendów giełdowych. W symulatorach przeprowadza się wirtualne „doświadczenia”, których prowadzenie w rzeczywistości byłoby zbyt kosztowne, czasochłonne, niebezpieczne, a w skrajnych przypadkach wręcz niemożliwe do przeprowadzenia. W świecie mechaniki kwantowej opis natury, zachowania materii i energii na poziomie atomowym i subatomowym przy użyciu zasad fizyki klasycznej jest zwyczajnie niemożliwy. Obecnie jedynym sposobem, by uzyskać zachowania kwantowe, jest przeprowadzenie odpowiedniego eksperymentu w wysokoenergetycznych akceleratorach cząstek, bardzo często w skrajnych temperaturach. Stworzenie dostępnego w warunkach laboratoryjnych, działającego w oparciu o krzemowe rozwiązania fotoniczno-elektroniczne, symulatora kwantowego, który działałby w temperaturze pokojowej, mogłoby zrewolucjonizować nasze zrozumienie świata kwantowego i dać wsparcie szybkiemu rozpowszechnieniu innowacji. Właśnie na tym skupiają się badania prowadzone w ramach finansowanego ze środków UE projektu EPIQUS.
Cel
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.
Dziedzina nauki
- 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
Słowa kluczowe
Program(-y)
Zaproszenie do składania wniosków
Zobacz inne projekty w ramach tego zaproszeniaSzczegółowe działanie
H2020-FETOPEN-2018-2019-2020-01
System finansowania
RIA - Research and Innovation actionKoordynator
38122 Trento
Włochy