Quantum reservoir computing for efficient signal processing

用于高效信号处理的量子存储计算

基本信息

  • 批准号:
    10108296
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 43.33万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    EU-Funded
  • 财政年份:
    2024
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2024 至 无数据
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

The long-term vision of the QRC-4-ESP project is to produce the World’s first quantum reservoir computing (QRC) systems based on superconducting qubits and silicon carbide (SiC) defect qubits. This new disruptive technology will create drastic improvements in speed and reduction in power consumption – two or more orders of magnitude (>100X) - compared to classical machine learning systems. Ultimately, the technology will enable ground-breaking microwave range, open air, quantum communication and new optical range, fibre network, quantum sensors. Due to their structure, superconducting qubits naturally operate in the microwave range (hundreds of MHz to tens of GHz), which means they are well-matched to the required frequency range for satellite communications, because signals in this frequency band are minimally disturbed by fog and clouds. Currently, operating open-air quantum communications in this range is difficult due to strong background thermal noise. However, the development of superconducting quantum sensors and their integration with superconducting QRC could resolve this issue by enabling the routine use of well-developed quantum key distribution protocols. Thereby, quantum satellite communication could be successfully deployed - once and for all - without the risk of interception and decryption. Defect-based qubits in SiC can operate in several frequency bands, including the optical band. Here we are especially interested in their operation in the near-infrared, which would make them a natural match for fibre-optical networks. Long-range open-air quantum communication in the optical range is impractical due to atmospheric interference. However, the inclusion of prospective QRC devices - with quantum inputs and outputs - as quantum repeaters could significantly increase performance and reduce costs. Another application would be to integrate an optical-range quantum sensor with an image-processing QRC, which would be very useful for medical diagnostics.
QRC-4-ESP项目的长期视觉是基于超导量和碳化硅(SIC)缺陷量子量生产世界上第一个量子储层计算(QRC)系统。与经典的机器学习系统相比,这项新的破坏性技术将在功耗的速度和降低速度大幅度提高(> 100x)(> 100x)上。最终,该技术将实现突破性的微波范围,露天,量子通信和新的光学范围,光纤网络,量子传感器。由于其结构,超导量在微波范围内自然运行(数百MHz至数十GHz),这意味着它们与卫星通信的所需频率范围很好地匹配,因为该频带中的信号受到雾和云的最小干扰。目前,由于强烈的背景热噪声,很难在此范围内操作露天量子通信。但是,超导量子传感器的开发及其与超导QRC的集成可以通过常规使用良好开发的量子键分布协议来解决此问题。因此,量子卫星通信可以一劳永逸地成功部署,而无需拦截和解密。 SIC中的基于缺陷的数量可以在包括光条在内的多个频段中运行。在这里,我们对它们在近红外的操作特别感兴趣,这将使它们成为纤维光网络的自然匹配。由于大气干扰,光学范围内的远距离露天量子通信是不切实际的。但是,包括量子输入和输出的预期QRC设备包括量子中继器可以大大提高性能并降低成本。另一个应用程序是将光范围量子传感器与图像处理QRC集成,这对于医学诊断非常有用。

项目成果

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