Mittelfristiges Quantenrechnen aus der Perspektive des Dissipativen Quantenchaos

• Antragsteller: Professor Dr. David Luitz
• Fachliche Zuordnung: Theoretische Physik der kondensierten Materie ; Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 499347025

Die Entwicklung von Quantencomputerprototypen durch Firmen wie D-Wave Systems, Honeywell, Google und IBM stellen den Beginn der Quantentechnologieära dar. Trotz großer Fortschritte in der letzten Dekade bleiben die verfügbaren Plattformen Vorläufer zukünftiger universeller Quantencomputer. Der Gründe dafür sind physikalischer Natur: Es ist sehr schwierig, Quantenprozessoren vollständig von ihrer Umgebung zu isolieren und dabei die nötige Kontrolle zu bewahren. Um vor diesem Hintergrund Fortschritte zu erzielen, streben wir einen Paradigmenwechsel an, durch den Dissipation als Ressource verstanden wird, anstatt sie zu bekämpfen. Diesen Schritt wollen wir dadurch erreichen, indem wir Quantenprozessoren, Quantenalgorithmen und Quantenfehlerkorrektur aus der Perspektive des dissipativen Quantenchaos betrachten.Unser vordringliches Ziel ist es, ausgehend von neuen Ideen zur Physik offener Quantensysteme eine Theorie dissipativer Quantenschaltkreise zu entwickeln. Dadurch werden wir einen neuen Ansatz für die Analyse und das Design von Qubit basierten Quantenschaltkreisen erreichen, der für das Zeitalter der "noisy, intermediate scale quantum technologies" (NISQT) maßgeschneidert ist. Auf dem Weg zu diesem Ziel werden wir eine Methode zur Simulation offener Quantensysteme auf existierenden Plattformen entwickeln. Dies stellt einen neuen Ansatz für Experimente in offenen Quantenvielteilchensystemen dar und zeigt, dass die verfügbaren Quantencomputer bereits jetzt flexible Plattformen zur Erkundung, Simulation und Modellierung komplexer Systeme und Phänomene sind.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich, Norwegen, Polen, Portugal, Slowenien
• Kooperationspartner: Professor Sergey Denisov, Ph.D.; Professor Tomaz Prosen; Professor Pedro Ribeiro, Ph.D.; Professor Karol Zyczkowski, Ph.D.