I-Corps: Low-energy High-speed Optical Interconnects for Quantum Computers

I-Corps:用于量子计算机的低能耗高速光互连

基本信息

  • 批准号:
    1936031
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 5万
  • 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
  • 起止时间:
    2019-06-15 至 2021-05-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The broader impact/commercial potential of this I-Corps project is to improve interconnects between low-temperature quantum computing systems and the end users by using optical signal transmission. This method provides an alternative to the current electric signal transmission lines, which are easily disturbed by thermal noise. The project will address the current technological challenge of combining, as a single information circuit, the quantum computing systems and high-speed optical information distribution networks. Specifically, the project will (i) enable significant increases to the data processing and transfer rates for the end user and (ii) reduce the overall power consumption of the system. The proposed innovation will potentially enable to shift the quantum computing paradigm from the current experimental stage to large-scale applications in industry including big data science, artificial intelligence, biotechnology and drag discovery, and financial forecasting, as well as national security by including robust quantum-encrypted communication and quantum sensing.This I-Corps project will further develop optical interconnects for quantum computing. The proposed technology utilizes cavity polaritons, which are photons dressed with charges in a semiconductor optical microcavity and, unlike photons in vacuum or dielectrics, are extremely sensitive to electric fields. This enables re-routing, switching on and off the light by means of the electric pulses from the qubit readout system. The use of emergent two-dimensional excitonic materials such as transition metal chalcogenides helps to significantly increase the light-matter interactions and thereby to improve the stability of the data transfer protocol by increasing the working speed, lowering latency and reducing the power consumption in the system. The latter will allow mitigation of the cooling power constraints for maintaining the cryogenic quantum computing data-transfer module.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.
该I-Corps项目的更广泛的影响/商业潜力是通过使用光信号传输来改善低温量子计算系统与最终用户之间的互连。该方法为当前电信号传输线提供了一种替代方案,该线很容易受到热噪声的干扰。该项目将解决与单个信息电路,量子计算系统和高速光学信息分配网络相结合的当前技术挑战。具体而言,该项目将(i)为最终用户的数据处理和传输速率大幅提高,以及(ii)减少系统的总体功耗。 提出的创新将有可能使量子计算范式从当前的实验阶段转移到行业中的大规模应用,包括大数据科学,人工智能,生物技术和拖动发现以及财务预测,以及国家安全,以及包括强有力的量子量子传感,包括稳健的量子量相互作用。所提出的技术利用腔偏光子,它们是在半导体光学微腔中打扮的光子,与真空或电介质中的光子不同,对电场非常敏感。这可以使重新路由,通过量子读数系统的电脉冲打开和关闭光线。使用新兴的二维激发材料(例如过渡金属硫化剂)有助于显着增加光 - 物质的相互作用,从而通过提高工作速度,降低潜伏期并降低系统中的功耗,从而提高数据传输方案的稳定性。后者将允许减轻冷却能力限制,以维持低温量子计算数据传输模块。该奖项反映了NSF的法定任务,并认为使用基金会的知识分子和更广泛的影响审查标准,被认为值得通过评估来获得支持。

项目成果

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