C: Photonic Engine to Accelerate Atomic Quantum Engineering (PEAQUE)

C:加速原子量子工程的光子引擎(PEAQUE)

基本信息

  • 批准号:
    2134345
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 500万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Cooperative Agreement
  • 财政年份:
    2021
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2021-10-01 至 2024-09-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The NSF Convergence Accelerator program supports use-inspired, team-based, multidisciplinary efforts that address challenges of national importance and will produce deliverables of value to society in the near future. The goal of this project is to develop the hardware that would be useful in miniaturizing quantum computers. The specific goal for this Photonic Engine Accelerating Atomic Quantum Engineering (PEAQUE) project is to develop an integrated photonic control engine to power a NISQ-scale cold atom quantum computer with more than 1000 qubits. The project is a convergent effort on a system-level integration of optical and atomic hardware, quantum software, and quantum metrology. The intellectual merit of this project lies in development of miniaturized Multi-Beam Illumination and Steering (MBIS) modules that reduce current room-sized, bulk-optics instrumentation to miniaturized and scalable systems, which is a key scaling challenge and pain-point in cold atom quantum computing. The MBIS modules will be multiplexed to perform massively parallelized local gate operations on 1000s of qubits at high speed. The project will result in development of color codes for quantum error correction (QEC) designed specifically for cold atom qubits and enabled by optical control hardware to improve the fidelity of NISQ processors. The hardware developed under this project will push the boundaries of precision measurement by advancing the state-of-the-art atomic clocks. This project will focus on development and implementation of a fully programmable atomic system aiming to achieve commercial-level demonstration of gate-based quantum computing and quantum simulation.The broader impact of this project will be from the availability of a new and imperative optical control technology that is critically needed by quantum computing and simulation based on atomic qubits. The project aims to disseminate the technology to a broaduser base by manufacturing the hardware on wafer scale and developing testing kits to be. The projectalso includes significant effort in quantum workforce training, education and outreach with an integratedplan of industry internships in quantum science and engineering, recruitment and training of studentsfrom underrepresented groups, course development in quantum technology.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.
NSF 融合加速器计划支持以使用为基础的、基于团队的、多学科的努力,以应对具有国家重要性的挑战,并将在不久的将来为社会提供有价值的成果。该项目的目标是开发可用于小型化量子计算机的硬件。该光子引擎加速原子量子工程 (PEAQUE) 项目的具体目标是开发一种集成光子控制引擎,为具有超过 1000 个量子位的 NISQ 级冷原子量子计算机提供动力。该项目是光学和原子硬件、量子软件和量子计量的系统级集成的集中成果。该项目的智力优势在于开发小型化多光束照明和转向(MBIS)模块,将当前房间大小的体光学仪器缩小为小型化和可扩展系统,这是冷原子量子计算中的关键扩展挑战和痛点。 MBIS 模块将进行多路复用,以高速对数千个量子位执行大规模并行本地门操作。该项目将开发专门为冷原子量子位设计的量子纠错(QEC)颜色代码,并通过光学控制硬件启用,以提高 NISQ 处理器的保真度。该项目开发的硬件将通过推进最先进的原子钟来突破精密测量的界限。该项目将专注于开发和实施完全可编程的原子系统,旨在实现基于门的量子计算和量子模拟的商业级演示。该项目的更广泛影响将来自于基于原子量子位的量子计算和模拟迫切需要的一种新的、必要的光控制技术的可用性。该项目旨在通过制造晶圆级硬件并开发测试套件,将该技术传播给更广泛的用户群。该项目还包括在量子劳动力培训、教育和推广方面的重大努力,包括量子科学与工程行业实习的综合计划、对代表性不足群体的学生的招募和培训、量子技术的课程开发。该奖项反映了 NSF 的法定使命,并通过使用基金会的智力价值和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。

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)
Multifunctional interface between integrated photonics and free space
  • DOI:
    10.1117/1.apn.2.3.036012
  • 发表时间:
    2022-08
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Quentin A. A. Tanguy-Quentin-A.-A.-Tanguy-15704552;Arnab Manna;Saswata Mukherjee;David Sharp;E. Bayati;Yueyang Chen;Karl F. Boehringer;A. Majumdar
  • 通讯作者:
    Quentin A. A. Tanguy-Quentin-A.-A.-Tanguy-15704552;Arnab Manna;Saswata Mukherjee;David Sharp;E. Bayati;Yueyang Chen;Karl F. Boehringer;A. Majumdar
Frequency–angular resolving LiDAR using chip-scale acousto-optic beam steering
  • DOI:
    10.1038/s41586-023-06201-6
  • 发表时间:
    2023-05
  • 期刊:
  • 影响因子:
    64.8
  • 作者:
    Bingzhao Li;Qixuan Lin;Mo Li
  • 通讯作者:
    Bingzhao Li;Qixuan Lin;Mo Li
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Interpreting quantum coherence through a quantum measurement process
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    10.1103/physreva.96.052322
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  • 通讯作者:
    He Feifei
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  • 发表时间:
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  • 影响因子:
    0
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    中山俊憲
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KAIMRC 第二届治疗药物发现会议
  • DOI:
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Z. Alehaideb;N. Mehyar;Mai Al Ajaji;M. Alassiri;Manal A. Alaamery;B. Debasi;B. Alghanem;Jahad Alghamdi;Bahauddeen M. Alrfaei;B. A. Somaie;A. Bakillah;Tlili Barhoumi;Yosra Boudjelal;Ibrahim Bushnak;M. Alfadhel;S. Gul;I. Islam;Mo Li;T. S. Lim;S. Massadeh;Lamis Mouyes;A. Nefzi;Atef Nehdi;W. Yue;A. Alaskar;M. Boudjelal
  • 通讯作者:
    M. Boudjelal

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U.S.-Japan University Partnership for Workforce Advancement and Research & Development in Semiconductors (UPWARDS) for the Future
美日大学劳动力发展和研究合作伙伴关系
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  • 批准号:
    1915018
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 500万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: Conformal and robust integrated infrared spectroscopic sensors
合作研究:共形且坚固的集成红外光谱传感器
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Workshop: Bilateral Photonics Workshop of the National Science Foundation (NSF) and Ministry of Science and Technology (MOST), Taiwan, May 29-June 1, 2015
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  • 财政年份:
    2015
  • 资助金额:
    $ 500万
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CAREER: Integration of 2D materials for broadband silicon photonics
职业:宽带硅光子学二维材料的集成
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    1351002
  • 财政年份:
    2014
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    1339002
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    $ 500万
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    2013
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基于Google Earth Engine云平台的遥感图像去云研究
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  • 批准年份:
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  • 资助金额:
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  • 批准号:
    2315320
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 500万
  • 项目类别:
    Cooperative Agreement
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知道了