Simulating High Energy Physics with Quantum Photonics

用量子光子学模拟高能物理

基本信息

  • 批准号:
    ST/W00660X/1
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 50.94万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    Research Grant
  • 财政年份:
    2022
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2022 至 无数据
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

This project aims to use photonic quantum simulators to investigate key open questions in particle physics involving, separately, neutrinos and mesons. The project will tackle the existence of 'sterile' flavours of neutrino, how flavour oscillations are modified by neutrino interactions, and neutral B-meson oscillations (between themselves and their antiparticle) that violate CP symmetry by a greater degree than allowed by the Standard Model. Photonics is a versatile platform for simulating fermionic and anyonic statistics, and non-Hermitian Hamiltonians. Quantum photonics experiments have progressed to the point where >100 photons can be generated, coherently manipulated, and detected. Leveraging the mature fabrication capabilities of the telecoms and microelectronics industries has allowed ~1000 optical components to be co-integrated into a single photonic quantum processor. In this project we aim to use the reconfigurability afforded by photonics to map complex systems studied in particle physics into the controllable and well understood platform of quantum photonics. Such analogue quantum simulators, where there is a one-to-one mapping between the dynamics of both systems, have been shown to be a promising avenue to useful but specific quantum computation without a fault tolerant quantum computer.Bristol University hosts an esteemed group in particle physics with longstanding links to the LHCb and CERN; the university also hosts extensive and world leading expertise and infrastructure in photonic quantum technologies. This project aims to foster interdisciplinary research, bringing the benefits of quantum computing and simulation to the high energy and particle physics community. Our ambition is for new fundamental physics to be discovered by UK particle physics researchers through modelling carried out on UK quantum computing and simulation technologies.
该项目旨在使用光子量子模拟器来研究粒子物理学中分别涉及中微子和介子的关键开放问题。该项目将解决中微子“惰性”味道的存在、中微子相互作用如何改变味道振荡,以及中性 B 介子振荡(它们自身与其反粒子之间),其违反 CP 对称性的程度超出了标准模型所允许的程度。光子学是一个用于模拟费米子和任意子统计以及非厄米哈密顿量的多功能平台。量子光子学实验已经发展到可以生成、相干操纵和检测超过 100 个光子的程度。利用电信和微电子行业成熟的制造能力,可以将约 1000 个光学元件共同集成到单个光子量子处理器中。在这个项目中,我们的目标是利用光子学提供的可重构性,将粒子物理学研究的复杂系统映射到可控且易于理解的量子光子学平台中。这种模拟量子模拟器,两个系统的动力学之间存在一对一的映射,已被证明是一种很有前途的途径,可以在没有容错量子计算机的情况下进行有用但特定的量子计算。布里斯托大学拥有一个受人尊敬的粒子物理学小组,与 LHCb 和 CERN 有着长期的联系;该大学还拥有广泛的、世界领先的光子量子技术专业知识和基础设施。该项目旨在促进跨学科研究,将量子计算和模拟的优势带给高能和粒子物理界。我们的目标是英国粒子物理研究人员通过在英国量子计算和模拟技术上进行的建模来发现新的基础物理。

项目成果

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Anthony Laing其他文献

Integrated photonic quantum technologies
  • DOI:
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    2023
  • 资助金额:
    $ 50.94万
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    2023
  • 资助金额:
    $ 50.94万
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    $ 50.94万
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  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 50.94万
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  • 批准号:
    2869973
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 50.94万
  • 项目类别:
    Studentship
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