Opis projektu
Przetwarzanie informacji kwantowej za pomocą złożonych cząsteczek wieloatomowych
Pogłębienie podstawowej wiedzy na temat złożonych układów kwantowych i pełne wykorzystanie ich potencjału technologicznego to jedno z największych wyzwań naukowych. Dążenie do zbudowania procesora kwantowego zdolnego przetwarzać informacje zapoczątkowało bezprecedensowe próby kontrolowania i charakteryzowania dynamiki układów kwantowych. Celem finansowanego ze środków UE projektu QCOSMO jest dalsze badanie tego zagadnienia i wykorzystanie potencjału obliczeniowego nowego układu uwięzionych jonów składającego się z pojedynczych elementów: cząsteczek wieloatomowych. Badania powinny umożliwić podjęcie znanego od dawna wyzwania związanego z kontrolowaniem i charakteryzowaniem pojedynczych cząsteczek wieloatomowych na poziomie kwantowym. Nowe techniki kontroli kwantowej mogą sprawić, że cząsteczki wieloatomowe sprzężone z uwięzionymi jonami staną się wszechstronną platformą umożliwiającą rozwój przyszłych technologii kwantowych.
Cel
Reaching a fundamental understanding of complex quantum systems and fully harnessing their computational power for information processing is one of today’s greatest scientific challenges. The quest to build a quantum information processor has triggered unprecedented efforts to control and characterize dynamics in quantum systems. Here, trapped ion systems are one of the most promising architectures to realize large-scale quantum information processors.
In this project I aim to explore the physics and harness the computational potential of a novel trapped ion system with more complex individual constituents: polyatomic molecules. The proposed research tackles the long standing challenge of preparing, controlling and characterizing single polyatomic molecules at the quantum level.
The path towards these ambitious goals is centered around two high-level objectives: First, I will develop novel techniques to characterize quantum dynamics of polyatomic systems. In particular, I will quantify quantum coherence in ultrafast intra-molecular processes. This research will open a new window into intra-molecular processes with applications in quantum chemistry as well as biology. Second, I will develop and implement quantum control techniques for polyatomic molecules by coupling them to an atomic quantum information processor. Here, I will demonstrate the building blocks for a new scalable hybrid atom-molecule quantum information processor with ultrafast gate operations.
I am convinced that these new control techniques will lay the groundwork for research beyond the immediate project goals such as state-selective chemistry, precision measurements of fundamental constants, as well as scalable and ultrafast quantum computing. My strong interdisciplinary background in experiment design and characterization of quantum systems, and my track record in experimental quantum computation, put me in a unique position to reach the ambitious goals.
Dziedzina nauki
- natural sciencesphysical sciencesquantum physics
- natural scienceschemical sciencesphysical chemistryquantum chemistry
- engineering and technologyelectrical engineering, electronic engineering, information engineeringelectronic engineeringcomputer hardwarequantum computers
- natural sciencescomputer and information sciencesdata sciencedata processing
Program(-y)
Temat(-y)
System finansowania
ERC-STG - Starting GrantInstytucja przyjmująca
6020 Innsbruck
Austria