Quantum information processing with multilevel systems
多级系统的量子信息处理
基本信息
- 批准号:580928-2022
- 负责人:
- 金额:$ 1.82万
- 依托单位:
- 依托单位国家:加拿大
- 项目类别:Alliance Grants
- 财政年份:2022
- 资助国家:加拿大
- 起止时间:2022-01-01 至 2023-12-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Quantum information science and technology is rapidly developing in Canada and internationally. Quantum computing, one of the main areas of application of quantum information, has the potential to drive profound changes in society through solutions to challenging problems, in fields including energy, pharmaceuticals, and materials, which are outside the reach of computational power of classical computers.The framework of quantum computing developed to date focuses nearly exclusively on quantum two-level systems, called quantum bits or qubits. Despite sustained progress over the past decade, realizing efficient quantum computers based on qubits remains a distant goal. Using qudits (d-level quantum systems) instead of qubits to store quantum information may hold the key to developing future scalable and practical quantum computers. A notable advantage is the potential of qudits to provide a more effective platform to implement quantum error correction. Another advantage is that qudits enable a more efficient decomposition of quantum operations in elementary gates, which impacts fidelity, a critical metric for operation of quantum computers. The proposed collaboration will bring together two research teams from University of Waterloo and University of Cologne, Germany with strong records and complementary strengths in the area of qudits. The Waterloo team has expertise in the implementation of qudits using superconducting devices. The team in Germany is recognized for their work in optimal control of quantum systems. This collaboration will focus on developing optimal strategies for control and design of qudits based on superconducting systems, setting up the stage for robust development of superconducting devices for qudit based quantum computing.This work is expected to stimulate further growth in the areas of control of multilevel systems and implementation of quantum computers with superconducting devices, two areas well represented in Canada. Additionally, it will help maintain Canada's leadership position in the field of quantum information.
量子信息科学技术在加拿大及国际上正在快速发展。量子计算是量子信息的主要应用领域之一,有可能通过解决传统计算机计算能力无法达到的能源、制药和材料等领域的挑战性问题,推动社会发生深刻变化。迄今为止开发的量子计算框架几乎完全专注于量子两级系统,称为量子位或量子比特。尽管过去十年取得了持续进步,但实现基于量子位的高效量子计算机仍然是一个遥远的目标。使用 qudits(d 级量子系统)而不是量子位来存储量子信息可能是开发未来可扩展且实用的量子计算机的关键。一个显着的优势是量子点有可能提供更有效的平台来实现量子纠错。另一个优点是量子能够更有效地分解基本门中的量子操作,这会影响保真度,而保真度是量子计算机操作的关键指标。 拟议的合作将汇集来自滑铁卢大学和德国科隆大学的两个研究团队,他们在量子领域拥有良好的记录和互补的优势。滑铁卢团队拥有使用超导设备实施量子技术的专业知识。德国团队因其在量子系统最优控制方面的工作而受到认可。此次合作将重点开发基于超导系统的量子控制和设计的最佳策略,为基于量子计算的超导器件的稳健发展奠定基础。这项工作预计将刺激多级控制领域的进一步发展系统和带有超导设备的量子计算机的实施,这两个领域在加拿大得到了很好的体现。此外,这将有助于保持加拿大在量子信息领域的领导地位。
项目成果
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