Projektbeschreibung
Verwirklichung des Potenzials von Quantencomputern in einem photonischen Rechengerät
Quantencomputer nutzen die magischen Möglichkeiten der Quantenmechanik, um ihre Rechenleistung erheblich zu steigern. Ihr Potenzial, herkömmliche Rechner zu übertreffen und die sogenannte Quantenüberlegenheit zu beweisen, wurde jedoch bislang nicht verwirklicht. Kürzlich haben Untersuchungen von Rechenproblemen im Bereich der Wahrscheinlichkeitsverteilungen (Probleme bezüglich Quanten-Stichproben und Stichproben wahlfreier Schaltkreise) einen möglichen Weg in die Zukunft aufgezeigt, der die Quantenüberlegenheit zeigen könnte. Schaltkreise mit wahlfreiem Zugriff entwickeln schnell weitreichende Verschränkungen, sodass man sie mit klassischen Algorithmen nur sehr schwer simulieren kann. Eine vielversprechende Möglichkeit, um brauchbare Quantencomputer zu entwickeln, besteht in der Verwendung eines hybriden Rechenmodells, das klassische und quantenmechanische Verfahren kombiniert. Das EU-finanzierte Projekt PHOQUSING plant, ein solches hybrides Rechensystem, das auf integrierter, hochmoderner Photonik basiert, zu implementieren und Europa zu einem Platz an der Spitze dieses umkämpften und wirtschaftlich bedeutsamen aufstrebenden Bereichs zu verhelfen.
Ziel
Randomness is a resource that enables applications such as efficient probabilistic algorithms, numerical integration, simulation, and optimization. In the last few years it was realized that quantum devices can generate probability distributions that are inaccessible with classical means. Hybrid Quantum Computational models combine classical processing with these quantum sampling machines to obtain computational advantage in some tasks. Moreover, NISQ (Noisy, Intermediate-Scale Quantum) technology may suffice to obtain this advantage in the near term, long before we can build large-scale, universal quantum computers. PHOQUSING aims to implement PHOtonic Quantum SamplING machines based on large, reconfigurable interferometers with active feedback, and state-of-the-art photon sources based both on quantum dots and parametric down-conversion. We will overview the different architectures enabling the generation of these hard-to-sample distributions using integrated photonics, optimizing the designs and studying the tolerance to errors. We will build two quantum sampling machines with different technologies, as a way to do cross-checks while exploiting all advantages of each platform. These machines will establish a new state-of-the-art in photonic reconfigurability, system complexity, and integration. Finally, we plan to perform first, proof-of-principle demonstrations of Hybrid Quantum Computation applications in optimization, machine learning, and graph theory. The PHOQUSING team includes long-term scientific collaborators who were among the first to demonstrate quantum photonic samplers; two of the leading European start-ups in the relevant quantum technologies; and theoretical experts in photonics and quantum information science. This project will help establish photonics as a leading new quantum computational technology in Europe, addressing the science-to-technology transition towards a new industrial sector with a large foreseeable economic impact.
Wissenschaftliches Gebiet
- engineering and technologyelectrical engineering, electronic engineering, information engineeringelectronic engineeringcomputer hardwarequantum computers
- natural sciencesmathematicspure mathematicsdiscrete mathematicsgraph theory
- natural sciencescomputer and information sciencesartificial intelligencemachine learning
- natural sciencesphysical sciencestheoretical physicsparticle physicsphotons
Schlüsselbegriffe
Programm/Programme
Aufforderung zur Vorschlagseinreichung
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H2020-FETOPEN-2018-2019-2020-01
Finanzierungsplan
RIA - Research and Innovation actionKoordinator
00185 Roma
Italien