CAREER: Applications and Architectures with Heterogeneous Superconducting Qubits

职业:异构超导量子位的应用和架构

基本信息

  • 批准号:
    2338063
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 80.78万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Continuing Grant
  • 财政年份:
    2024
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2024-06-01 至 2029-05-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Quantum computers can help solve some of the most complex problems in physics, chemistry, material design, optimization, and machine learning. One of the leading challenges in building quantum computers is to demonstrate robust quantum information processing in the presence of quantum noise. In the last decade, tremendous theoretical and experimental progress has been made toward realizing fault tolerant quantum computation. While these advances have made possible several proof-of-principle logical qubit experiments, scaling quantum systems to the quantity and quality of logical qubits needed by many applications requires a new generation of systems tool flows. The goal of this project is to develop a practical architecture based on heterogeneous superconducting qubits, as well as its crucial compiling and benchmarking tools, that will allow applications to be executed fault tolerantly while requiring fewer resources, bringing closer the goals of practical quantum advantage on near-term hardware. Education and outreach activities will make advances toward creating a sustained and sustainable pipeline from K-12 through graduate levels. This project envisions a fault-tolerant architecture based on superconducting circuits where cheap, noisy qubits and expensive, error-corrected qubits can co-exist. Intelligent compilation software will be developed to map applications onto this heterogeneous architecture, while achieving significant resource savings for fault tolerance. By drawing deeply on ideas from quantum information and computer architecture, the program creates new opportunities for interdisciplinary collaboration and exposes a broader audience to quantum computing through open lectures, software libraries, and outreach events.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.
量子计算机可以帮助解决物理、化学、材料设计、优化和机器学习中的一些最复杂的问题,这是构建量子计算机在存在量子噪声的情况下展示鲁棒量子信息处理的主要挑战之一。十年来,在实现容错量子计算方面已经取得了巨大的理论和实验进展,虽然这些进步使得一些原理验证逻辑量子位实验成为可能,但将量子系统扩展到许多应用所需的逻辑量子位的数量和质量需要一个新的方法。新一代系统工具流程。该项目的目标是开发一种基于异质超导量子位的实用架构及其关键的编译和基准测试工具,使应用程序能够在需要更少资源的情况下容错地执行,从而更接近实用的目标近期硬件上的量子优势。教育和推广活动将在创建从 K-12 到研究生水平的持续和可持续管道方面取得进展。该项目设想了一种基于超导的容错架构。廉价、嘈杂的量子位和昂贵的纠错量子位可以共存的电路将被开发,以将应用程序映射到这种异构架构上,同时通过深入借鉴量子信息和思想来实现显着的资源节省。该项目为跨学科合作创造了新的机会,并通过开放讲座、软件库和推广活动向更广泛的受众展示量子计算。该奖项反映了 NSF 的法定使命,并被视为值得通过使用基金会的智力优点和更广泛的影响审查标准进行评估来支持。

项目成果

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  • 期刊:
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    $ 80.78万
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  • 批准号:
    RGPIN-2015-04641
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 80.78万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
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