SYNQ

Motivation 

Quantencomputer haben das Potential, Probleme effizient zu lösen, welche klassische Computer nicht bearbeiten können. Derzeit verfügbare und auch in Entwicklung befindlichen Quantencomputer arbeiten jedoch noch nicht in einem fehlerkorrigierten Modus (Quantenfehlerkorrektur) mit logischen Qubits, sondern als Noisy Intermediate-Scale Quantum (NISQ) Prozessoren. Ziel des beantragten Verbundprojektes SYNQ ist es, solch einen NISQ-Prozessor mit einer ausreichenden Zahl von Qubits an anwendungsrelevante Probleme heranzuführen. 

Ziele und Vorgehen 

Wir nutzen den an der Johannes-Gutenberg-Universität Mainz betriebenen Quantencomputern um Methoden zur Fehlervermeidung experimentell zu implementieren und zu testen. Ergänzend arbeiten wir an einem detaillierten Fehlermodell was auf Benchmarking von Anwendungsszenarien beruht. Der bestehende Quantencompiler wird um die getestete Fehlervermeidung erweitert und führt die Ressourcenoptimierung durch.

Innovation und Perspektiven 

Weiterhin nutzten wir die einzigartigen Eigenschaften der Grundzustands-Qubits in Kombination mit der innovativen Anwendung von Spin-Echo Techniken und dem Kodieren von Qubits in dekohärenzfreien Unterräumen um Phasenfehler zu vermeiden. Dadurch planen wir eine um Größenordnungen längere Kohärenzzeit zu erzielen. Störende Fluktuationen des Magnetfeldes werden aktiv nachverfolgt, um mögliche Phasenfehler in Echtzeit am Qubit-Register zu kompensieren. Weiterhin streben wir eine Optimierung der Ressourcen an, bezüglich der Tiefe und Breite von Schaltkreisen zur Umsetzung von Anwendungsfällen. Darauf basierend planen wir bekannte Anwendungsszenarien zu modellieren, um ein detailliertes Systemdesign zu ermitteln, welches einen praxisrelevanten Quantenvorteil erreichen kann.