Grant: Collaborative Science, Technology and Innovation Program - Collaborative R&D Initiatives

There is a significant demand for algorithms and applications for increasingly complex quantum hardware. Several platforms are currently being explored that rely on various degrees of freedom in quantum systems. Bosonic quantum systems with implementation in superconducting and photonic circuits are based on encoding information in the continuous variable (CV) parameters of the system that are often characterized with quadrature values of a harmonic oscillator. This system is now advancing towards generating fault-tolerant qubits based on the generation of Gottesman-Kitaev-Preskill (GKP) states. The Project will explore two key paths with focus on quantum computation based on CV systems. The first goal is to develop novel optimization algorithms (based on quantum optimal transport theory) to advance photonic circuit optimization tools for quantum computation. The second goal is to develop applications that are naturally suited for implementation on bosonic systems, namely the simulation of vibrational motion in molecules.

Il existe une demande considérable d’algorithmes et d’applications pour du matériel de calcul quantique de plus en plus complexe. Plusieurs plateformes sont actuellement à l’étude. Elles s’appuient sur divers degrés de liberté dans les systèmes quantiques. Les systèmes quantiques bosoniques mis en œuvre dans les circuits supraconducteurs et photoniques sont basés sur le codage de l’information dans les paramètres de variable continue (VC) du système, souvent caractérisés par les valeurs de quadrature d’un oscillateur harmonique. Ce système progresse maintenant vers la génération de bits quantiques, ou qubits, tolérants aux fautes, elle-même basée sur la génération d’états GKP (Gottesman-Kitaev-Preskill). Le projet explorera deux grands volets et sera axé sur le calcul quantique basé sur les systèmes VC. Le premier objectif est de développer de nouveaux algorithmes d’optimisation (basés sur la théorie du transport quantique optimal) afin de faire progresser les outils d’optimisation des circuits photoniques servant au calcul quantique. Le deuxième objectif est de développer des applications naturellement adaptées à la mise en œuvre dans des systèmes bosoniques, à savoir la simulation du mouvement vibratoire des molécules.

In the short term, anticipated outcomes will be strengthened collaborations across industry, academia, and government to support research excellence. In the medium term, anticipated outcomes will be the development of new and potentially disruptive technologies with collaborators. In the long term, find collaborative solutions to public policy challenges and create stronger innovation systems.

À court terme, les résultats prévus seront des collaborations renforcées entre l'industrie, le milieu universitaire et le gouvernement pour soutenir l'excellence en recherche. À moyen terme, les résultats attendus seront le développement de nouvelles technologies potentiellement perturbatrices avec des collaborateurs. À long terme, trouver des solutions collaboratives aux défis des politiques publiques et créer des systèmes d'innovation plus solides.

Collaborate on multiparty research and development programs to catalyze transformative, high-risk, high-reward research with the potential for game-changing scientific discoveries and technological breakthroughs in priority areas.

Collaborer à des programmes multipartites de recherche-développement dans le but de profiter de la synergie entre la recherche transformatrice à haut risque et à haut rendement et le potentiel de découvertes scientifiques et de percées technologiques révolutionnaires dans des secteurs d’intervention prioritaires.