Tilbake til søkeresultatene

IKTPLUSS-IKT og digital innovasjon

Dissipative Quantum Chaos Perspective on Near-Term Quantum Computing

Alternativ tittel: Kvanteberegninger i Nær Fremtid med Et Perspektiv på Dissipativt Kvantekaos

Tildelt: kr 1,8 mill.

Ankomsten til de prototypiske kvantedatamaskinene mellom 2011 og 2013 markerte starten på kvanteteknologiens epoke. Likevel, nesten et tiår senere, så er de tilgjenelige plattformene for kvanteberegninger fremdeles kun prototyper. Årsaken til dette har rot i fysikken selv: Det er utrolig krevende å isolere kvanteprosesser fra det omliggende miljøet, samtidig som man ivareta den nødvendige graden av kontroll som trengs. Den pågående kampen mot miljøavhengige effekter fører med seg en høy kostnad fra et teknologisk perspektiv. Det kan dermed virke som at vår generasjon er tvunget til å leve i en epoke definert av såkalt «Noisy Intermediate-Scale Quantum prototypes», altså kvantedatamaskiner som er preget av støyete og begrenset hardvare. Dette gjør at vi, mest sannsynlig, ikke vil få oppleve kvanteberegning slik det står beskrevet i tekstbøkene – som en etablert og kompetetiv sektor innen IT-industrien. Vi har lyst til å snu det nåværende paradigmet på hodet: Istedet for å kjempe mot miljøavhengige effekter, så foreslår vi å heller bruke dem som en ressurs. Vårt prosjekt baserer seg på nye ideer fra teorien om åpne kvantesystemer, altså kvantesystemer som interagerer med det omliggende miljøet. Prosjektet inkluderer teoretisk analyse, numeriske simulasjoner og eksperimenter på dagens plattformer innen «Noisy Intermediate-Scale Quantum computing». Prosjektet vårt vil bidra til den ledende fronten innen kvanteteknologi med innsikt om hvordan å utnytte miljøavhengige effekter for å kontrollere åpne kvantesystemer, med formål å utføre beregninger og informasjonsprossesering. Prosjektet vil hjelpe til med å videreføre dagens platformer for kvanteberegninger fra enkle demonstrasjoner, til mer praktiske anvendelser som optimalisering av porteføljer, trafikkontroll og ansiksgjenkjenning.

The arrival of quantum computer prototypes developed by companies like D-Wave Systems, Honeywell, Google, and IBM, marked the beginning of the era of Quantum Information Technology. Yet, after almost a decade, the available platforms remain prototypical. The reason for this is rooted in physics: It is extremely difficult to isolate quantum processors from their environment while keeping the necessary degree of control. Rather than contributing to the ongoing fight with environment-induced decoherence and dissipation, we want to shift the paradigm and develop an approach that uses these two factors as a resource. We will accomplish this by re-viewing quantum processors, quantum algorithms, and quantum error correction schemes from the perspective of Dissipative Quantum Chaos (DQC). DQC is an emerging theory that addresses open quantum many-body systems; its agenda is to quantify generic properties of the dissipative evolution of such systems and provide a toolbox to sort the systems into “chaotic” and “regular” ones. DQC is thus ideally suited as a framework to model and analyze computations on NISQ computers, in which detailed microscopic knowledge on all involved processes will always remain limited. Our targeted breakthrough is to establish, by using tools and ideas of DQC, dissipative quantum operations and circuits as a route to applied quantum computing and simulations on the existing Noisy Intermediate-Scale Quantum (NISQ) platforms. Our project is aimed at providing a dissipative many-body framework to model NISQ computers, faulty quantum algorithms, and quantum error correction schemes.

Budsjettformål:

IKTPLUSS-IKT og digital innovasjon