EAGER: Efficient Entanglement in Quantum Computing Systems
EAGER:量子计算系统中的高效纠缠
基本信息
- 批准号:2231040
- 负责人:
- 金额:$ 30万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2022
- 资助国家:美国
- 起止时间:2022-10-01 至 2024-09-30
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Quantum computing has shown capabilities far beyond traditional computing paradigms and has great potential to be the next scientific breakthrough propelling scientific and economic developments for the society in the near future. Quantum processors are experiencing a major boost since technical giants entered the quantum race. The computing capability of a quantum processor scales with the number of qubits that can be embedded and interconnected. However, it is still quite remote for a single quantum processor to perform large-scale computing tasks. To bridge the gap between limited computing capability of a single quantum processor and high-demands of computing tasks, quantum processors are interconnected by quantum links in synergy with classical links, which forms a quantum computing system. In such a system, a subset of quantum processors can be entangled to form a virtual quantum machine with a large number of qubits to boost the computing capability. This project systematically investigates the fundamental and challenging issues in entanglement in quantum computing systems.The project explores unique features and techniques of quantum to boost efficient entanglement in quantum computing systems. It focuses on following closely coupled tasks: (1) investigate the entanglement routing problem in broader quantum system settings in terms of multiple quantum measurement metrics; (2) design novel entanglement routing algorithms with both high efficiency and theoretical guarantees; (3) design optimal system topologies to further boost the entanglement efficiency, cooperating with the routing algorithms; (4) conduct a comprehensive performance evaluation through extensive simulations and emulations by quantum simulators. The outcome of this project will not only greatly boost entanglement efficiency in quantum computing systems theoretically, but also facilitate future practical quantum computing applications that rely on the cooperation of a set of entangled quantum processors. It will have a profound impact on scientific and economic improvement in the society. The project trains graduate students and promotes the participation of female students in electrical and computer engineering. The important findings of this project will be disseminated to the research community and industry by way of conferences, journals, and website access.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.
量子计算已展现出远远超出传统计算范式的能力,并有巨大潜力成为下一个科学突破,在不久的将来推动社会科学和经济的发展。自从技术巨头加入量子竞赛以来,量子处理器正在经历重大发展。量子处理器的计算能力随着可嵌入和互连的量子位的数量而扩展。然而,单个量子处理器要执行大规模计算任务还相当遥远。为了弥补单个量子处理器有限的计算能力与高计算任务需求之间的差距,量子处理器通过量子链路与经典链路协同互连,形成量子计算系统。在这样的系统中,量子处理器的子集可以纠缠在一起形成具有大量量子位的虚拟量子机,以提高计算能力。该项目系统地研究了量子计算系统中纠缠的基本和具有挑战性的问题。该项目探索量子的独特特征和技术,以提高量子计算系统中纠缠的效率。它侧重于以下紧密耦合的任务:(1)根据多个量子测量指标研究更广泛的量子系统设置中的纠缠路由问题; (2)设计新颖的、既有高效性又有理论保证的纠缠路由算法; (3)设计最优的系统拓扑,配合路由算法进一步提高纠缠效率; (4)通过量子模拟器进行广泛的模拟和仿真,进行综合性能评估。该项目的成果不仅将在理论上极大地提高量子计算系统的纠缠效率,而且还将促进未来依赖于一组纠缠量子处理器协作的实际量子计算应用。它将对社会的科学和经济进步产生深远的影响。该项目培养研究生并促进女学生参与电气和计算机工程领域。该项目的重要发现将通过会议、期刊和网站访问的方式传播给研究界和行业。该奖项反映了 NSF 的法定使命,并通过使用基金会的智力价值和更广泛的影响审查进行评估,认为值得支持标准。
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)
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