Tecnologías de Plataforma de Átomos Neutros

Resultado esperado:

Esta acción tiene como objetivo establecer el liderazgo europeo en la simulación cuántica de átomos neutros y la computación cuántica digital mediante la entrega de:

• Simuladores cuánticos totalmente programables y listos para la industria basados en 10.000 átomos neutros en una arquitectura escalable, accesibles a través de plataformas en la nube y con la posibilidad de integrarlos en entornos de computación de alto rendimiento.

• Plataforma totalmente programable para la computación cuántica de átomos neutros capaz de realizar tanto operaciones cuánticas analógicas como computación basada en puertas con 1.000 qubits físicos y un camino claro hacia una mayor escalabilidad a 10.000 qubits físicos.
• Tiempo de coherencia del orden de cientos de tiempos de interacción e infidelidad de operaciones inferior al 1%.
• Demostración de simulación y/o computación cuántica operando más allá de la computabilidad clásica, validada mediante comparaciones (benchmarking) con métodos clásicos.
• Nuevas aplicaciones en el mundo real en ciencia e industria (al menos dos) (por ejemplo: en los sectores de energía y salud).
• El stack de software para estas aplicaciones, incluyendo software mejorado para la verificación, la implementación de algoritmos e interfaces de programación de usuario.
• Demostración del stack cuántico completo, incluyendo el control cuántico, componentes de control electrónico y la verificación de la simulación de procesadores cuánticos operando más allá de regímenes que son clásicamente computables.
• Interfaces de programación que permitan a los usuarios (incluyendo a los no expertos en la medida de lo posible) utilizar estos procesadores cuánticos para sus conjuntos de problemas.
• Escalabilidad, estabilidad y usabilidad mejoradas de los procesadores de simulación y computación cuántica.
• Capacidad industrial y tecnológica europea fortalecida en simulación/computación cuántica y componentes de hardware/software asociados.
• Esta acción debe abordar al menos dos de los desafíos técnicos destacados en el SRIA 2030 para plataformas de átomos neutros. Estos incluyen la necesidad de un control estable de los átomos durante las operaciones multi-qubit, esencial para una corrección de errores fiable, y el desarrollo de la medición de No Demolición Cuántica (QND) y operaciones de puertas universales de alta fidelidad. Las propuestas deben abordar estos y otros cuellos de botella comparables con vistas a sistemas escalables y tolerantes a fallos para la simulación y la computación.

Alcance:

La propuesta debe avanzar en la madurez y usabilidad de las plataformas de procesadores cuánticos de átomos neutros con un enfoque en aplicaciones prácticas. Debe incluir:

• Desarrollo y despliegue de procesadores cuánticos escalables con átomos neutros direccionables individualmente, que admitan la operación de simulación analógica, técnicas híbridas analógico-digitales y computación cuántica basada en puertas.
• Demostración de casos de uso en el mundo real (mínimo dos), abordando problemas científicos o industriales complejos (por ejemplo: ciencia de materiales, química, optimización) que son intratables para la simulación/computación clásica. Estos deben incluir estrategias de benchmarking y verificación para evaluar la ventaja cuántica.
• Desarrollo e integración de un stack de software completo que incluya sistemas de control cuántico, componentes de control electrónico, interfaces de programación de usuario, herramientas de soporte de simulación clásica y protocolos de operación robustos.
• Acceso basado en la nube al procesador cuántico, garantizando la usabilidad por parte de investigadores y usuarios industriales en toda Europa. El sistema debe permitir flujos de trabajo híbridos cuántico-clásicos con entornos HPC y dar soporte a usuarios no expertos en la medida de lo posible.
• Implementación de técnicas robustas de mitigación de errores cuánticos, corrección de errores, detección de errores y cuantificación adaptadas a los procesadores de átomos neutros.
• Desarrollo de herramientas de benchmarking y validación multiplataforma para evaluar el rendimiento de diferentes enfoques de simulación/computación y apoyar los esfuerzos de estandarización.
• Vías que destaquen el uso de procesadores cuánticos como desarrollo...