Towards a practical quantum advantage: Confronting the quantum many-body problem using quantum computers

迈向实用的量子优势:使用量子计算机应对量子多体问题

基本信息

  • 批准号:
    EP/Y036069/1
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 161.4万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    Research Grant
  • 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 quantum behaviour of many interacting particles leads to the emergence of exotic quantum materials, which promise to makeour transport, computers, and power supplies faster, more energy efficient, and cheaper to run. Unfortunately, we have no analyticsolution to the quantum many-body problem and realistic numerical simulations are far beyond the reach of the world'ssupercomputers. This chasm between our simulations and the real-world leaves us searching in the dark for the societal revolutionspromised by quantum materials.In recent years, hype has been escalating around quantum computing as a solution to many unsolved problems, including thequantum many-body problem. Quantum computing provides a completely new paradigm for computation based on the preciseengineering and control of quantum many-body systems, with experiments already beyond proof-of-concept. While quantumcomputers are still in their infancy, we are already experiencing in our everyday lives the impact of machine learning. Given thepotential of quantum computing, it is natural to explore how quantum technology can foster even more powerful machine learningtools, and in-turn how machine learning can facilitate the use of quantum computers.This cross-disciplinary research programme has the ambitious goal of realising a practical quantum advantage using near-termquantum computers. We will establish practical applications for quantum computers, beyond the access of classical numericalmethods. This programme is designed to exploit and develop relationships between quantum entanglement, quantum computing,and machine learning. We put these relationships at the centre of our proposal to generate new approaches to confront the quantummany-body problem, which could ultimately guide the synthesis of new quantum materials.
许多相互作用的颗粒的量子行为导致外来量子材料的出现,这有望使运输,计算机和电源更快,更节能,更便宜。不幸的是,我们没有分析量子多体问题的分析系统,而现实的数值模拟远远超出了世界的苏格代表范围。我们的模拟和现实世界之间的这种鸿沟使我们在黑暗中寻找量子材料所证明的社会革命。近年来,炒作一直在量子计算围绕量子计算升级,以解决许多未解决的问题,包括Quemantum多体型问题。量子计算为基于量子多体系统的精确工程和控制提供了全新的计算范式,实验已经超出了概念验证。尽管量子计算机仍处于起步阶段,但我们已经在日常生活中经历了机器学习的影响。鉴于量子计算的潜在,自然可以探索量子技术如何促进更强大的机器学习工具,以及机器学习如何促进量子计算机的使用。该跨学科研究计划具有雄心勃勃的目标,即实现使用近端计算机实现实用的量子优势。除了访问经典的数值方法之外,我们将为量子计算机建立实际应用。该程序旨在利用和发展量子纠缠,量子计算和机器学习之间的关系。我们将这些关系放在提案的中心,以生成面对量子体问题的新方法,这最终可以指导新的量子材料的综合。

项目成果

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