F 71 - Philip Walther - Quantum Information Systems Beyond Classical Capabilities

Sprecher:
Philip Walther

bewilligt: 2018

Universität/Forschungsstätte
: Universität Wien

Beteiligte Universitäten: Universität Innsbruck, Universität Wien, Österreichische Akademie der Wissenschaften, Institute of Science and Technology Austria

philip.walther(at)univie.ac.at

https://beyondc.at/

Nach jahrzehntelanger experimenteller und theoretischer Forschung wurde nun ein neues Niveau auf dem Gebiet der Quantentechnologien erreicht. Dadurch ist es mittlerweile möglich, Quantensysteme bestehend aus rund zehn Atomen, Supraleitern oder Photonen mit sehr hoher Präzision zu steuern und für Quanteninformationsanwendungen heranzuziehen. Trotz dieses großen Fortschrittes ist es ein herausfordernder Weg bis zur Realisierung eines vollwertigen Quantencomputers, der mit Hilfe tausender Quantenteilchen Aufgaben lösen kann, die für ein herkömmliches Gerät, basierend auf den Gesetzen der klassischen Physik, nicht oder nur sehr schwer möglich sind.
Die Ziele dieses SFB Projektes BeyondC sind das Angehen dieser Herausforderungen. Das Bewältigen dieser erlaubt unter anderem die Realisierung eines mittelgroßen Quantencomputers, der Prozesse zulässt deren Resultate nicht mit klassischen Computern erzielt werden können. Diese Forschung wird in enger Zusammenarbeit ausgewählter theoretischer und experimenteller Forschungsgruppen ausgeführt werden. BeyondC baut daher auf dem breiten Wissens-Spektrum vieler verschiedener, individueller Experimente auf und kombiniert unterschiedliche theoretische und experimentelle Ansätze. Auf theoretischer Seite ist das Ziel Anwendungen und Methoden zu identifizieren, die es ermöglichen über die derzeitigen Kapazitäten des klassischen Computers hinauszugehen und parallel dazu auf experimenteller Seite die Programmierbarkeit, Qualität und Quantität der Quanten-Plattformen dahingehend weiterzuentwickeln.
Die in BeyondC betrachteten Systeme für die Konstruktion eines mittelgroßen Quantenprozessors reichen von Photonen über Ionen zu supraleitenden Schaltkreisen. Gänzlich neue Methoden für die Realisierung sowie die Überprüfung der Verarbeitung werden entwickelt und im Experiment gründlichen Tests unterzogen. Zusätzlich werden neue, auf den Prinzipien der Quantenphysik beruhende Protokolle, wie das Maschinelle Lernen, eingeführt und weiterentwickelt.
Es ist zu erwarten, dass die Ergebnisse dieses SFB Konsortiums - bestehend aus sechs Experimentalgruppen geleitet von G. Kirchmair, T. Monz und G. Weihs für die Universität Innsbruck, von Ch. Roos für IQOQI Innsbruck (OeAW), von J. Fink für IST Austria, von Ph. Walther für die Universität Wien - sowie sechs Theoriegruppen - geleitet von H. J. Briegel, B. Kraus und W. Lechner für die Universität Innsbruck, von C. Brukner und F. Verstraete für die Universität Wien, von J. I. Cirac für das Max Planck Institut für Quantenoptik (Garching, Deutschland) - weitreichende Konsequenzen für zukünftige Quantentechnologien haben werden. BeyondC ist daher essentiell für die Zusammenarbeit und Nutzung von Synergien innerhalb des Konsortiums, sowie für die Förderung und Integration der nächsten Generation an Wissenschaftlern.

Durchschnittlich beschäftigte NachwuchswissenschafterInnen
12 PhD Studenten
8 PostDocs

Internationale Kooperationspartner
Ignacio Cirac, Max-Planck-Institut für Quantenoptik

Principal Investigators (PI)

  • Hans-Jürgen Briegel: Models of quantum learning and computing
  • Caslav Brukner: Causality in quantum information
  • Ignacio Cirac: Quantum information protocols with limited resources
  • Johannes Fink: Integrating superconducting quantum circuits
  • Gerhard Kirchmair: Quantum information processing and quantum simulation with superconducting quantum circuits
  • Barbara Kraus: Entanglement as tool in quantum information processing
  • Wolfgang Lechner: Quantum optimization
  • Thomas Monz: Quantum information processing with trapped ions
  • Christian Roos: Quantum simulations with trapped ions
  • Frank Verstraete: Tensor networks and quantum circuits for quantum computers
  • Philip Walther: Photonic quantum computing
  • Gregor Weihs: Integrated quantum photonics

Sprecher des SFBs
Philip Walther, Universität Wien, Fakultät für Physik
philip.walther(at)univie.ac.at


Website: https://beyondc.at/


Kontakt

FWF – Der Wissenschaftsfonds
Haus der Forschung
1090 Wien, Sensengasse 1
T: +43/1/505 67 40-0, F: +43/1/505 67 39
office(at)fwf.ac.at
Sabine Haubenwallner
DW 8603, sabine.haubenwallner(at)fwf.ac.at