STTR Phase I:Dramatically improving algorithm execution on quantum devices through advanced noise-awareness and control

STTR 第一阶段:通过先进的噪声感知和控制显着改善量子设备上的算法执行

基本信息

  • 批准号:
    2036347
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 25.57万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2021
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2021-05-01 至 2021-10-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The broader impact of this Small Business Technology Transfer (STTR) Phase I project will be to enable much more widespread use of quantum computing. Quantum computing will drive massive improvements in the world economy and the human condition in areas as diverse as drug discovery, novel materials, energy efficiency, and artificial intelligence. Industry analysts project rapid growth for the quantum computing/networking market: $5B in 2022, $24B in 2026, $270B in 2030. In terms of technological progress, this project will increase our knowledge of how to use the quantum properties of matter as a powerful new way to compute. In addition to commercial potential and scientific knowledge, the vision is that this work will also help catalyze a new generation of “quantum first” software developers, and this will be critical in maintaining our nation’s competitiveness in the 21st century.This Small Business Technology Transfer (STTR) Phase I project seeks to address a key challenge facing the current generation of quantum computers: execution quality. Each operation on a quantum computer incurs some error due to various types of noise that are present in and around these delicate systems. These errors accumulate, and this limits the size of program that can be successfully run. This in turn dramatically reduces the already limited set of problems that can be solved on a quantum computer. While noise characteristics of a quantum device are defined by the underlying hardware technology and device architecture, there are ways to improve execution quality through software by identifying or estimating errors and compensating for them. In fact, there is evidence from the literature that such improvements can improve fidelity of the execution by 10 times or more. In this project, a quantum compiler & circuit optimizer software product is developed that will incorporate known optimization methods, quantum error correction techniques, plus develop new approaches. The resulting software will match a quantum program with the quantum computer that will provide the best execution.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
这个小型企业技术转移(STTR)I阶段项目的更广泛影响将是可以广泛使用量子计算。量子计算将推动世界经济和人类状况的大规模改善,例如药物发现,新颖材料,能源效率和人工智能的领域。量子计算/网络市场的行业分析师项目快速增长:2022年的$ 5B,2026年的24B $ 24B,2030年的270B美元。就技术进步而言,该项目将增加我们对如何将物质属性作为一种强大的新方法使用的知识。除了商业潜力和科学知识外,愿景还将有助于催化新一代的“量子第一”软件开发人员,这对于维持我们国家在21世纪的竞争力至关重要。这一小型企业技术转移(STTR)I阶段项目旨在应对当前一代量子计算机面临的关键挑战:执行质量的关键挑战。量子计算机上的每个操作都会由于这些精致系统和周围周围存在的各种噪声而导致一些错误。这些错误累积了,这限制了可以成功运行的程序大小。反过来,这大大减少了可以在量子计算机上解决的已经有限的问题集。虽然量子设备的噪声特性是由基础硬件技术和设备体系结构定义的,但通过识别或估计错误并补偿这些方法可以通过软件提高执行质量的方法。实际上,文献中有证据表明,这种改进可以将执行的忠诚提高10次或更多。在此项目中,开发了量子编译器和电路优化器软件产品,该产品将结合已知的优化方法,量子误差校正技术以及开发新方法。最终的软件将将量子程序与量子计算机相匹配,该计划将提供最佳的执行。该奖项反映了NSF的法定任务,并使用基金会的知识分子优点和更广泛的影响评估标准,被视为通过评估来获得珍贵的支持。

项目成果

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