Collaborative Research: PIF: Scalable Quantum Computers in the Presence of Physical Noise: a Study of Surface Codes with Realistic Errors at the Algorithmic Level
合作研究:PIF:存在物理噪声时的可扩展量子计算机:算法层面具有现实错误的表面代码研究
基本信息
- 批准号:1415461
- 负责人:
- 金额:$ 24万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Continuing Grant
- 财政年份:2014
- 资助国家:美国
- 起止时间:2014-08-01 至 2017-07-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
In principle, quantum computers can use the physics of atoms and molecules to perform calculations ranging from code-breaking to simulation of materials algorithmically faster than any conventional supercomputer. The main challenge for building a quantum computer is that quantum components are prone to error. Error correction can be used to overcome this challenge but it places stringent requirements on future quantum computer hardware. The primary goal of this research is to develop a path for bridging the gap between current physical hardware and large-scale quantum algorithms. Specifically how a state-of-the-art quantum error correction scheme, the surface code, behaves when mapped to realistic physical architectures will be examined. If successful, this research will help experimentalists build the first universal scalable quantum computer. The research will train graduate students and undergraduate students in the growing field of quantum information science and provide them with an opportunity to work with industrial collaborators at IBM. This proposal expands the frontiers of physics by exploring quantum computation at the intersection of experimental devices, computer architecture, and quantum information theory. Surface codes with a computational error threshold of 1% are a promising solution to the problem of decoherence and imperfections in quantum systems. Computation is performed by the creation, annihilation, and braiding of topological defects. Examining this process from the perspective of algorithms and architectures will help reveal common structures and provide a precise method for implementation of these ideas on real physical systems. Surface code implementations that account for realistic noise models and system-level constraints will be examined. This will leverage previous work in experimental device data, quantum circuit synthesis tools, computer architecture, and quantum programming languages and compilers. Additionally, there will be close collaboration with Sergey Bravyi at IBM (including summer internships at IBM for students) on the theoretical foundations of this work.
原则上,量子计算机可以利用原子和分子的物理原理来执行计算,从密码破译到材料模拟,其算法速度比任何传统超级计算机都快。 构建量子计算机的主要挑战是量子组件容易出错。纠错可以用来克服这一挑战,但它对未来的量子计算机硬件提出了严格的要求。这项研究的主要目标是开发一条弥合当前物理硬件和大规模量子算法之间差距的途径。具体来说,将检查最先进的量子纠错方案(表面代码)在映射到现实物理架构时的表现。 如果成功,这项研究将帮助实验者构建第一台通用可扩展量子计算机。该研究将为不断发展的量子信息科学领域的研究生和本科生提供培训,并为他们提供与 IBM 的工业合作者合作的机会。该提案通过探索实验设备、计算机体系结构和量子信息理论的交叉点的量子计算,扩展了物理学的前沿。计算误差阈值为 1% 的表面码是解决量子系统退相干和缺陷问题的有希望的解决方案。计算是通过拓扑缺陷的创建、消灭和编织来进行的。 从算法和架构的角度检查这个过程将有助于揭示常见的结构,并为在真实物理系统上实现这些想法提供精确的方法。将检查考虑实际噪声模型和系统级约束的表面代码实现。 这将利用之前在实验设备数据、量子电路综合工具、计算机体系结构以及量子编程语言和编译器方面的工作。 此外,我们还将与 IBM 的 Sergey Bravyi 就这项工作的理论基础进行密切合作(包括学生在 IBM 的暑期实习)。
项目成果
期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ patent.updateTime }}
Kenneth Brown其他文献
Financing for Small Southern Style Restaurants
- DOI:
- 发表时间:
2016 - 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
Kenneth Brown - 通讯作者:
Kenneth Brown
Integrating synthetic data validation and quality benchmarks into a continuous integration/continuous delivery (CI/CD) data-generation pipeline
将合成数据验证和质量基准集成到持续集成/持续交付 (CI/CD) 数据生成管道中
- DOI:
- 发表时间:
2024 - 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
Eric Fiterman;Kenneth Brown;Daniel Mallia;Justin Tornetta - 通讯作者:
Justin Tornetta
Development of a Novel Positive Sequence Contactor Model Using Deep Neural Networks
使用深度神经网络开发新型正序接触器模型
- DOI:
- 发表时间:
2024 - 期刊:
- 影响因子:6.6
- 作者:
Sameer Nekkalapu;V. Vittal;J. Undrill;Bo Gong;Kenneth Brown - 通讯作者:
Kenneth Brown
The effects of anger, sadness and happiness on persuasive message processing: a test of the negative state relief Model
愤怒、悲伤和快乐对说服性信息处理的影响:消极状态缓解模型的检验
- DOI:
10.1080/03637750128070 - 发表时间:
2001 - 期刊:
- 影响因子:2.5
- 作者:
M. Mitchell;Kenneth Brown;Melinda Morris;P. Villagrán - 通讯作者:
P. Villagrán
One-to-one aeroservoelastic validation of operational loads and performance of a 2.8 MW wind turbine model in OpenFAST
在 OpenFAST 中对 2.8 MW 风力涡轮机模型的运行载荷和性能进行一对一气动伺服弹性验证
- DOI:
- 发表时间:
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
Kenneth Brown;P. Bortolotti;E. Branlard;M. Chetan;Scott Dana;Nathaniel deVelder;Paula Doubrawa;Nicholas Hamilton;Chris Ivanov;J. Jonkman;Christopher Kelley;D. Zalkind - 通讯作者:
D. Zalkind
Kenneth Brown的其他文献
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
{{ truncateString('Kenneth Brown', 18)}}的其他基金
Workshop on Research Themes in Quantum Information in the United States and Europe
美国和欧洲量子信息研究主题研讨会
- 批准号:
1939262 - 财政年份:2019
- 资助金额:
$ 24万 - 项目类别:
Standard Grant
MRI: Development of a Programmable Ion-Trap Quantum Computer
MRI:可编程离子阱量子计算机的开发
- 批准号:
1828154 - 财政年份:2018
- 资助金额:
$ 24万 - 项目类别:
Standard Grant
PFCQC: STAQ: Software-Tailored Architecture for Quantum co-design
PFCQC:STAQ:用于量子协同设计的软件定制架构
- 批准号:
1818914 - 财政年份:2018
- 资助金额:
$ 24万 - 项目类别:
Cooperative Agreement
Collaborative Research: EPiQC: Enabling Practical-Scale Quantum Computation
合作研究:EPiQC:实现实用规模的量子计算
- 批准号:
1730104 - 财政年份:2018
- 资助金额:
$ 24万 - 项目类别:
Continuing Grant
Collaborative Research: EPiQC: Enabling Practical-Scale Quantum Computation
合作研究:EPiQC:实现实用规模的量子计算
- 批准号:
1832377 - 财政年份:2018
- 资助金额:
$ 24万 - 项目类别:
Continuing Grant
NSF East Asia and Pacific Summer Institute (EAPSI) for FY 2013 in Japan
2013 财年 NSF 东亚及太平洋夏季学院 (EAPSI) 在日本举行
- 批准号:
1316985 - 财政年份:2013
- 资助金额:
$ 24万 - 项目类别:
Fellowship Award
REU Site: Achieving the Next Level: Research Experiences for Underserved Populations
REU 网站:实现新水平:服务不足人群的研究经验
- 批准号:
1263097 - 财政年份:2013
- 资助金额:
$ 24万 - 项目类别:
Standard Grant
Special meeting: The Cornell Topology Festival
特别会议:康奈尔拓扑节
- 批准号:
0847996 - 财政年份:2009
- 资助金额:
$ 24万 - 项目类别:
Standard Grant
REU SITE: Professional Excellence and Development in Science Through Undergraduate Research
REU 网站:通过本科研究实现科学专业卓越和发展
- 批准号:
0851194 - 财政年份:2009
- 资助金额:
$ 24万 - 项目类别:
Standard Grant
相似国自然基金
光调控种子萌发中PIF1蛋白降解的E3泛素连接酶鉴定与机制研究
- 批准号:32300221
- 批准年份:2023
- 资助金额:30 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
PIF4与WRKY1蛋白互作在UV-B诱导藏药多刺绿绒蒿生物碱积累中的作用机制研究
- 批准号:32160233
- 批准年份:2021
- 资助金额:40 万元
- 项目类别:地区科学基金项目
微蛋白miP1c变构调控PIF1促进光介导种子萌发的分子机制研究
- 批准号:
- 批准年份:2021
- 资助金额:30 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
ARF2-PIF5互作单元在ABS3介导植物衰老途径中的功能研究
- 批准号:32070215
- 批准年份:2020
- 资助金额:58 万元
- 项目类别:面上项目
对虾白斑综合症病毒PIF复合物的组成和功能研究
- 批准号:
- 批准年份:2020
- 资助金额:24 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
相似海外基金
Collaborative Research: REU Site: Earth and Planetary Science and Astrophysics REU at the American Museum of Natural History in Collaboration with the City University of New York
合作研究:REU 地点:地球与行星科学和天体物理学 REU 与纽约市立大学合作,位于美国自然历史博物馆
- 批准号:
2348998 - 财政年份:2025
- 资助金额:
$ 24万 - 项目类别:
Standard Grant
Collaborative Research: REU Site: Earth and Planetary Science and Astrophysics REU at the American Museum of Natural History in Collaboration with the City University of New York
合作研究:REU 地点:地球与行星科学和天体物理学 REU 与纽约市立大学合作,位于美国自然历史博物馆
- 批准号:
2348999 - 财政年份:2025
- 资助金额:
$ 24万 - 项目类别:
Standard Grant
Collaborative Research: Investigating Southern Ocean Sea Surface Temperatures and Freshening during the Late Pliocene and Pleistocene along the Antarctic Margin
合作研究:调查上新世晚期和更新世沿南极边缘的南大洋海面温度和新鲜度
- 批准号:
2313120 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 24万 - 项目类别:
Standard Grant
NSF Engines Development Award: Utilizing space research, development and manufacturing to improve the human condition (OH)
NSF 发动机发展奖:利用太空研究、开发和制造来改善人类状况(OH)
- 批准号:
2314750 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 24万 - 项目类别:
Cooperative Agreement
Doctoral Dissertation Research: How New Legal Doctrine Shapes Human-Environment Relations
博士论文研究:新法律学说如何塑造人类与环境的关系
- 批准号:
2315219 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 24万 - 项目类别:
Standard Grant