RAISE TAQS: Very Large Scale Integrated Electronics and Phontonics Platform for Scaleable Quantum Information Processing

RAISE TAQS:用于可扩展量子信息处理的超大规模集成电子和光子学平台

基本信息

  • 批准号:
    1839159
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 99.9万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2018
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2018-10-01 至 2022-09-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The world of quantum mechanics holds enormous potential to address unsolved problems in communications, computation, and precision measurements. Efforts are underway across the globe to develop such technologies in various types of quantum memories, such as photons or atoms. One of the most challenging problems in building quantum computers and the envisioned "quantum internet" concerns the question of how to efficiently connect large numbers of quantum memories. While proof-of-concept experiments are possible with today's technology, scaling quantum systems to tens, hundreds, or thousands of individually controllable quantum memories requires a new generation of electronic and photonic components, systems, and algorithms. The goal of this NSF project is to develop the underlying photonic and electronic chips, as well as control and algorithms, that will make it possible to translate today?s proof-of-concept demonstrations out of the laboratory and into viable quantum technologies. This NSF project addresses the core architectural challenges -- in hardware and algorithms -- needed for scaling atomic quantum processing platforms. At the core of the envisioned quantum architecture is the development of a chip architecture that combines complementary metal-oxide semiconductor electronics with a photonic integrated circuit layer. This chip will serve as a scalable chip-based platform to control large numbers of quantum memories. The program will also develop error correction thresholds as well as a new class of heralded two-qubit gates to approach fault-tolerant thresholds despite lossy and decohering channels connecting our logical qubits. The envisioned architecture will be developed for trapped ions and atom-like emitters in diamond, though the core quantum computing architecture will also inform other modular quantum computing or quantum repeater architectures based on atomic or atom-like quantum memories. The program will also include a strong outreach effort to inform the general public about the underlying concepts and the promise of quantum information processing, quantum computing algorithms, and large-scale opto-electronic circuits.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.
量子力学的世界具有解决通信,计算和精度测量中未解决问题的巨大潜力。全球正在进行的努力,以在各种量子记忆(例如光子或原子)中开发此类技术。构建量子计算机和设想的“量子互联网”中最具挑战性的问题之一是如何有效地连接大量量子记忆的问题。虽然当今技术可以实现概念验证实验,但将量子系统缩放到数十,数百或数千个可控制的量子记忆需要新一代的电子和光子组件,系统和算法。该NSF项目的目标是开发基本的光子和电子芯片,以及控制和算法,这将使今天可以将实验室的概念验证示范从实验室转化为可行的量子技术。该NSF项目解决了扩展原子量子处理平台所需的核心体系结构挑战 - 在硬件和算法中。设想的量子体系结构的核心是芯片结构的开发,该芯片结构将互补的金属氧化物半导体电子与光子积分电路层结合在一起。该芯片将用作基于可扩展的芯片平台,以控制大量量子记忆。该程序还将开发误差校正阈值以及一类新的预示式两Q量门门,以接近易于故障阈值,尽管有损失且具有切换的通道连接了我们的逻辑量子。设想的结构将针对钻石中的被困离子和类似原子的发射器开发,尽管核心量子计算体系结构还将为基于原子或类似原子的量子记忆的其他模块化量子计算或量子中继器体系结构提供信息。该计划还将包括一项强大的宣传工作,以告知公众有关量子信息处理,量子计算算法以及大规模的光电电机电路的质量概念和承诺。该奖项反映了NSF的法定任务,并被认为是通过基金会的知识优点和广泛影响的评估来通过评估来进行评估,并被认为是值得的。

项目成果

期刊论文数量(2)
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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