Simulació Quàntica
Solucions innovadores a la intel·ligència artificial i a la química quàntica.
Coordinador
Alessio Celi
Descripció
Els simuladors quàntics són ordinadors quàntics específics capaços de resoldre problemes complexos inaccessibles per als ordinadors clàssics. L’avantatge quàntic dels àtoms ultrafreds, què constitueixen la plataforma experimental més avançada per a la simulació quàntica ara disponible, amb respecte als ordinadors clàssics ha quedat demostrada en diversos laboratoris d’investigació durant els últims 15 anys. No obstant això, aquests èxits segueixen estant limitats a un petit nombre de problemes fonamentals de la física quàntica, i només poden ser obtinguts per equips de recerca especialitzats que operen màquines complexes en laboratoris d’investigació dedicats.
La nostra societat moderna s’enfronta diàriament a problemes cada vegada més complexos, com l’optimització del trànsit, els problemes de recerca i reconeixement o el disseny de medicaments i materials, per citar només alguns exemples. La nostra visió és que els simuladors quàntics constitueixen una tecnologia quàntica disruptiva amb el potencial de respondre a aquestes necessitats. La missió d’QUASI-CAT (Cold Atom QUAntum SImulators in CATalonia) és impulsar la tecnologia dels simuladors quàntics d’àtoms ultrafreds, per tal de fer possible la transició de la investigació a l’entorn industrial en els propers anys i, a el mateix temps, ampliar dràsticament la comunitat d’usuaris finals dels simuladors quàntics. Per assolir aquests objectius a llarg termini, un consorci de grups de recerca teòrica i experimental de la regió de Barcelona treballarà en tasques concretes que impliquen tant un component teòric com un experimental, corresponents als desenvolupaments de software i hardware per al simulador quàntic. Aquests desenvolupaments conduiran a la construcció d’un prototip òptim de simulador quàntic (basat en àtoms d’estronci ultrafred atrapats en pinces òptiques) equipat amb software quàntic, i aplicable a problemes d’interès comercial en un futur pròxim.
Objectius
- Identificar els problemes quàntics que es poden resoldre més eficaçment amb un simulador quàntic i establir una correspondència amb problemes clàssics de rellevància social i industrial (en col·laboració amb els socis industrials AIA i Everis).
- Dissenyar implementacions adequades d’aquests problemes en una màquina quàntica òptima (el simulador quàntic). Desenvolupar esquemes d’aprenentatge quàntic, protocols híbrids d’optimització clàssica-quàntica i eines noves per millorar la lectura dels resultats del simulador quàntic.
- Dissenyar la màquina quàntica, optimitzant les seves prestacions en termes de fiabilitat, taxa de repetició, modularitat, escalabilitat, flexibilitat, possibilitat d’aplicar la retroalimentació en temps real i capacitat per competir amb altres plataformes de simulació i computació quàntica.
- Construir un prototip de simulador quàntic òptim.
- Desenvolupar la tecnologia d’alguns components crucials per al simulador quàntic i reforçar la cadena de subministrament corresponent (en col·laboració amb els socis industrials COSINGO i Keysight).
- Comparar el simulador quàntic amb les simulacions numèriques.
- Elaborar mètodes de certificació quàntica per quantificar l’avantatge quàntica del simulador quàntic.
