Vereinheitlichung und Optimierung von Ressourcen für die Quanteninformatik

• Antragsteller: Professor Dr. Tobias J. Osborne
• Fachliche Zuordnung: Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 532803137

Quantencomputer haben das Potenzial, unsere Welt zu revolutionieren. Um dieses Potenzial auszuschöpfen, müssen wir jedoch viele Herausforderungen meistern, von grundlegenden Fragen der Quanteninformationstheorie bis hin zu den extremen technischen Anforderungen der Hightech-Technik. Auf der theoretischen Seite besteht eine der am längsten offenen Fragen darin, genau zu verstehen, welche Quantenressourcen für die Vorteile der Quantenberechnung von Bedeutung sind. Wenn wir das nicht wissen, können wir immer nur ziemlich ungenau sagen, was wir von den Ingenieuren letztlich verlangen. In ResourceQ wollen wir dieses Problem unter zwei Gesichtspunkten angehen. Der erste ist, dass bisher viele scheinbar unterschiedliche Ressourcen für die Quantenbeschleunigung verantwortlich gemacht wurden, und welche davon tatsächlich relevant sind, scheint davon abzuhängen, welches Berechnungsmodell man betrachtet. Wir wollen herausfinden, ob es eine zugrundeliegende Ressource gibt, die für alle diese Faktoren verantwortlich ist, d. h. wir wollen eine modellunabhängige Ressource finden, die für den Speedup verantwortlich ist. Zweitens klafft eine große Lücke zwischen den Ressourcen, die als grundlegende Quantenressourcen gelten, und denjenigen, die in einer bestimmten experimentellen Implementierung typischerweise relevant sind. So werden beispielsweise Nichtlokalität und Kontextabhängigkeit oft als die grundlegendsten Merkmale der Nichtklassizität der Natur angesehen, aber (zumindest für kurzfristige Geräte) sind die relevanteren Ressourcen typischerweise Dinge wie das Quantenvolumen, Clusterzustände, die Anzahl der T-Gatter oder die Tiefe des Quantenschaltkreises. Wir wollen diese Kluft überbrücken, indem wir verstehen, wie sich diese grundlegenden und praktischen Ressourcen zueinander verhalten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich, Polen
• Partnerorganisation: Agence Nationale de la Recherche / The French National Research Agency
• Kooperationspartner: Shane Mansfield; Privatdozent John Selby, Ph.D.