CAREER: Applications and Architectures with Heterogeneous Superconducting Qubits

职业:异构超导量子位的应用和架构

基本信息

  • 批准号:
    2338063
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 80.78万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Continuing Grant
  • 财政年份:
    2024
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2024-06-01 至 2029-05-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Quantum computers can help solve some of the most complex problems in physics, chemistry, material design, optimization, and machine learning. One of the leading challenges in building quantum computers is to demonstrate robust quantum information processing in the presence of quantum noise. In the last decade, tremendous theoretical and experimental progress has been made toward realizing fault tolerant quantum computation. While these advances have made possible several proof-of-principle logical qubit experiments, scaling quantum systems to the quantity and quality of logical qubits needed by many applications requires a new generation of systems tool flows. The goal of this project is to develop a practical architecture based on heterogeneous superconducting qubits, as well as its crucial compiling and benchmarking tools, that will allow applications to be executed fault tolerantly while requiring fewer resources, bringing closer the goals of practical quantum advantage on near-term hardware. Education and outreach activities will make advances toward creating a sustained and sustainable pipeline from K-12 through graduate levels. This project envisions a fault-tolerant architecture based on superconducting circuits where cheap, noisy qubits and expensive, error-corrected qubits can co-exist. Intelligent compilation software will be developed to map applications onto this heterogeneous architecture, while achieving significant resource savings for fault tolerance. By drawing deeply on ideas from quantum information and computer architecture, the program creates new opportunities for interdisciplinary collaboration and exposes a broader audience to quantum computing through open lectures, software libraries, and outreach events.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.
量子计算机可以帮助解决物理、化学、材料设计、优化和机器学习中的一些最复杂的问题。建造量子计算机 的主要挑战之一是展示在 量子噪声存在的情况下进行健壮的量子信息处理。在过去的十年中, 在实现容错量子 计算方面取得了巨大的理论和实验进展。虽然这些进展使得几个逻辑量子比特  实验成为可能,但将量子系统扩展到许多应用所需的 逻辑 量子比特的数量和质量需要新一代系统工具流。 该项目的目标是 开发一个基于 异质超导量子比特的实用架构,以及其关键的编译和基准 工具 ,它将允许应用程序容错执行,同时需要 更少的资源,从而更接近在 短期硬件上实现实际量子 优势的目标。教育和外联活动将推动建立从K-12到研究生水平的持续和可持续的渠道。该项目设想了一种基于 超导电路的容错体系结构,其中廉价的、有噪声的量子比特和昂贵的、 纠错的量子比特可以共存。 将开发智能编译软件,以将应用程序映射到这种异类架构 上,同时实现 在容错方面的显著资源节约。通过深入借鉴 量子信息和计算机体系结构的想法, 该计划为跨学科合作创造了新的 机会,并通过 公开讲座、软件库和 推广活动向更广泛的 受众展示量子计算。该奖项反映了美国国家科学基金会的法定使命,并通过使用基金会的智力优势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

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Quantum Computing: Progress and Innovation
量子计算:进步与创新
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  • 通讯作者:
    Yongshan Ding
Graph Transformer for Quantum Circuit Reliability Prediction
用于量子电路可靠性预测的图形变压器
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Hanrui Wang;Pengyu Liu;Jinglei Cheng;Zhiding Liang;Jiaqi Gu;Zi;Yongshan Ding;Weiwen Jiang;Yiyu Shi;Xuehai Qian;D. Pan;F. Chong;Song Han
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  • 影响因子:
    0
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  • 通讯作者:
    Song Han

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    $ 80.78万
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    Standard Grant

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Applications of AI in Market Design
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2024
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    2131802
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    2022
  • 资助金额:
    $ 80.78万
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    Standard Grant
Development of advanced high energy, high pulse rate laser architectures for industrial, healthcare and scientific applications.
开发用于工业、医疗保健和科学应用的先进高能量、高脉冲率激光架构。
  • 批准号:
    2751311
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 80.78万
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    Studentship
Development of functional hybrid organic/inorganic architectures : methodology and applications
功能性混合有机/无机结构的开发:方法和应用
  • 批准号:
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  • 批准号:
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    RGPIN-2015-04641
  • 财政年份:
    2021
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    Discovery Grants Program - Individual
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功能性混合有机/无机结构的开发:方法和应用
  • 批准号:
    RGPIN-2017-05865
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 80.78万
  • 项目类别:
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