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FET: Small: Improving Quantum Computing and Classical Communication using Discrete Sets of Unitary Matrices

FET: Small: Improving Quantum Computing and Classical Communication using Discrete Sets of Unitary Matrices
FET:小型:使用离散酉矩阵集改进量子计算和经典通信
批准号:
1908730
负责人:
Arthur Calderbank
金额:
$47.65万
依托单位:
依托单位国家:
美国
项目类别:
Standard Grant
财政年份:
2019
资助国家:
美国
项目状态:
已结题
起止时间:
2019-10-01 至 2023-09-30

项目摘要

项目成果

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中文摘要
翻译
量子计算机有望比任何经典计算机更有能力解决某些问题,这些设备正在走出实验室,变得普遍可编程。 量子比特的不同物理实现具有相当不同的优点和缺点,在设计量子计算机时必须考虑这些特性。 这个项目使用捕获离子量子比特的错误特性来调整算法设计和硬件实现这种物理架构。该研究计划结合了抽象数学,量子物理学和信号处理;它是高度跨学科的。 在工程物理和信号处理接口的研究经验将为学生提供在学术界或工业界建立这些学科之间的桥梁所需的技能。 在GitHub上发布的代码将鼓励不同的研究社区使用。该项目将设计新的算法,优化作用于编码量子位的逻辑运算符的实现,并使用捕获离子量子位的错误特性来选择适合该架构的实现。 第一阶段将开发用于操纵泡利算子的工具,包括稳定器组(带符号),Clifford算子和由环上的对称矩阵表示的对角门。 开发的软件将与常用的量子电路优化软件兼容。第二阶段将实施有效的算法来合成支持横向小角度旋转的稳定器代码。该奖项反映了NSF的法定使命,并通过使用基金会的知识价值和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。
英文摘要
Quantum computers promise to be more capable than any classical computer at solving certain problems and these devices are moving out of the lab and becoming generally programmable. The different physical implementations of qubits have quite different strengths and weaknesses, and it is essential to consider these characteristics when designing a quantum computer. This project uses the error characteristics of trapped-ion qubits to align algorithm design and hardware implementation for this physical architecture. The research program combines abstract mathematics, quantum physics, and signal processing; it is highly interdisciplinary. Research experience at the interface of engineering physics and signal processing will provide students with the skills needed to build bridges between these disciplines in either academia or industry. Code released on GitHub will encourage use by different research communities.This project will design new algorithms that optimize the realization of logical operators acting on encoded qubits, and that use the error characteristics of trapped-ion qubits to choose appropriate realizations for this architecture. Phase 1 will develop tools for manipulating Pauli operators, including stabilizer groups (with signs), Clifford operators, and diagonal gates represented by symmetric matrices over rings. The software that is developed will be compatible with commonly used software for quantum circuit optimization. Phase 2 will implement efficient algorithms to synthesize stabilizer codes that support transversal small-angle rotations.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.
期刊论文(21)
专著(0)
科研奖励(0)
会议论文
Co-design of CSS Codes and Diagonal Gates
CSS代码和对角门的协同设计
DOI: 10.1109/isit50566.2022.9834511
发表时间: 2022
期刊: 2022 IEEE International Symposium on Information Theory
影响因子: --
作者: [Hu, Jingzhen, Liang, Qingzhong, Calderbank, Robert]
通讯作者: Calderbank, Robert
DOI: 10.1038/s41534-021-00422-1
发表时间: 2020-03
期刊: npj Quantum Information
影响因子: 7.6
作者: [Narayanan Rengaswamy;K. Seshadreesan;S. Guha;H. Pfister]
通讯作者: Narayanan Rengaswamy;K. Seshadreesan;S. Guha;H. Pfister
DOI: 10.1109/isit54713.2023.10206723
发表时间: 2023-06
期刊: 2023 IEEE International Symposium on Information Theory (ISIT)
影响因子: --
作者: [Avijit Mandal;S. Brandsen;H. Pfister]
通讯作者: Avijit Mandal;S. Brandsen;H. Pfister
On the Duality Between the BSC and Quantum PSC
论BSC与量子PSC之间的对偶性
DOI: 10.1109/isit45174.2021.9518034
发表时间: 2021
期刊: 2021 IEEE International Symposium on Information Theory (ISIT
影响因子: --
作者: [Rengaswamy, Narayanan, Pfister, Henry D.]
通讯作者: Pfister, Henry D.
20
    CIF: Small: NSF-DST: Zak-OTFS - How to Make Communication and Radar Sensing More Predictable in 6G
    • 批准号:
      2342690
    • 项目类别:
      Standard Grant
    • 资助金额:
      $60.0万
    • 财政年份:
      2024
    • 负责人:
      Arthur Calderbank
    • 依托单位:
    CIF:Small:High Performance Memories that Integrate Coding and Computer Architecture
    • 批准号:
      1717602
    • 项目类别:
      Standard Grant
    • 资助金额:
      $47.0万
    • 财政年份:
      2017
    • 负责人:
      Arthur Calderbank
    • 依托单位:
    CIF: Small: Collaborative Research: Signal Design for Low-Complexity Active Sensing
    • 批准号:
      0915299
    • 项目类别:
      Standard Grant
    • 资助金额:
      $16.0万
    • 财政年份:
      2009
    • 负责人:
      Arthur Calderbank
    • 依托单位:
    Heisenberg-Weyl Groups, Sequences, and Codes
    • 批准号:
      0701226
    • 项目类别:
      Standard Grant
    • 资助金额:
      $18.0万
    • 财政年份:
      2007
    • 负责人:
      Arthur Calderbank
    • 依托单位:
    国内基金
    海外基金
    昼夜节律性small RNA在血斑形成时间推断中的法医学应用研究
    • 批准号:
    • 项目类别:
      省市级项目
    • 资助金额:
      --
    • 批准年份:
      2024
    • 负责人:
    • 依托单位:
    tRNA-derived small RNA上调YBX1/CCL5通路参与硼替佐米诱导慢性疼痛的机制研究
    • 批准号:
    • 项目类别:
      省市级项目
    • 资助金额:
      10.0万元
    • 批准年份:
      2022
    • 负责人:
      张祥忠
    • 依托单位:
    Small RNA调控I-F型CRISPR-Cas适应性免疫性的应答及分子机制
    Small RNAs调控解淀粉芽胞杆菌FZB42生防功能的机制研究
    • 批准号:
      31972324
    • 项目类别:
      面上项目
    • 资助金额:
      58.0万元
    • 批准年份:
      2019
    • 负责人:
      高学文
    • 依托单位: