NSF Convergence Accelerator Track C: Synergistic Thrusts Towards Practical Topological Quantum Computing

NSF 融合加速器轨道 C:对实用拓扑量子计算的协同推动

基本信息

  • 批准号:
    2040620
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 78.5万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2020
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2020-09-15 至 2021-09-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The NSF Convergence Accelerator supports use-inspired, team-based, multidisciplinary efforts that address challenges of national importance and will produce deliverables of value to society in the near future. This project seeks to develop approaches that address issues of decoherence and crosstalk by scalable topological superconductors (TSC). Investigation for achieving realistic large-scale quantum computers is required to advance the field of quantum information science. This project will integrate Majorana zero modes (MZMs) into conventional superconducting qubit architectures to advance their application to quantum computing. By having outreach programs towards K-12 students and research experiences for undergraduates, this project will broaden participation in quantum with a focus on underrepresented minorities. The project will build and establish a cross-sector team that will develop advances in controlling the topological nature of materials to advance quantum computing to deliver fault-tolerant qubits and their quantum interconnects. This project seeks (1) to understand and demonstrate the non-local topological nature of the MZMs by detecting the electron teleportation through a pair of MZMs; (2) to establish the basic elements for measuring the parity state in a teleportation-based T-qubit; (3) to explore flux quantization caused by a supercurrent loop that is mediated by the MZMs and set up the basic flux (or pseudo-spin) measurements of a T-qubit; (4) to identify and plan the Phase II research program, and (5) to build a strong team of academic, governmental lab, and industrial partners. Building on recent developments of a new TSC material platform, this project aims to demonstrate the quantum nature and the non-local topological protection of MZMs in the platform as well as build topological qubits that can be integrated into existing quantum computing circuitry. This may lead to greater functionality in superconducting circuits which can significantly advance topological quantum computing. The project deliverable includes a platform supporting topological qubit that is more robust and more scalable. By establishing a nationwide student exchange program and outreach activities to K-12 students, this project seeks to engage students in quantum research and training to broaden participation.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.
NSF融合加速器支持以团队为基础的多学科努力,这些努力应对国家重要性的挑战,并将在不久的将来为社会带来价值的可交付成果。该项目旨在开发通过可扩展拓扑超导体(TSC)解决反矫正和串扰问题的方法。需要进行实现现实的大规模量子计算机的研究以推进量子信息科学领域。该项目将将Majorana零模式(MZM)集成到常规的超导量子架构中,以推动其应用于量子计算的应用。通过对K-12学生进行外展计划,并为大学生提供研究经验,该项目将扩大量子的参与,重点是代表人数不足的少数群体。该项目将建立和建立一个跨部门团队,该团队将发展控制材料的拓扑性质,以推动量子计算以提供容忍缺陷的Qubits及其量子互连。该项目寻求(1)通过通过一对MZM检测电子传送,理解和证明MZM的非本地拓扑性质; (2)建立基于传送的T Q Q Q Q量的基本要素; (3)探索由MZM介导的超电流环引起的通量量化,并建立了T量的基本通量(或伪旋转)测量值; (4)确定和计划第二阶段研究计划,以及(5)建立一个由学术,政府实验室和工业伙伴组成的强大团队。在新的TSC材料平台的最新发展的基础上,该项目旨在证明该平台中MZM的量子性质和非本地拓扑保护以及可以集成到现有的量子计算电路中的拓扑量。这可能会导致超导电路中的功能更大,这可以显着提高拓扑量子计算。该项目的可交付方式包括一个支持拓扑量子的平台,该平台更强大,更可扩展。通过为K-12学生建立全国学生交流计划和外展活动,该项目旨在让学生参与量子研究和培训以扩大参与。该奖项反映了NSF的法定任务,并被认为是值得通过基金会的知识分子来评估的。优点和更广泛的影响审查标准。

项目成果

期刊论文数量(1)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Topological superconductivity in nanowires proximate to a diffusive superconductor–magnetic-insulator bilayer
  • DOI:
    10.1103/physrevb.103.134506
  • 发表时间:
    2020-12
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    A. Khindanov;J. Alicea;P. Lee;W. Cole;A. Antipov
  • 通讯作者:
    A. Khindanov;J. Alicea;P. Lee;W. Cole;A. Antipov
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