KINGSTON, RI – 4 de diciembre de 2024 – Dos profesores de física de la Universidad de Rhode Island recibieron subvenciones separadas de 800.000 dólares como parte de un programa de la Fundación Nacional de Ciencias de 39 millones de dólares para promover la investigación cuántica en instituciones de educación superior de los Estados Unidos.
Los dos proyectos de investigación, de los profesores asistentes de URI Vinita Srinivasa y Wenchao, se encuentran entre los 23 proyectos otorgados a nivel nacional este año como parte de la NSF para avanzar en el conocimiento en los campos de la computación, los sensores y los materiales cuánticos. (ExpandirQISE).
«La ciencia y la ingeniería de la información cuántica prometen transformar el panorama mismo del conocimiento científico básico y las capacidades tecnológicas, como lo reconoce la Ley de Iniciativa Cuántica Nacional y el programa ExpandQISE de NSF», dijo Srinivasa, director del programa de Ciencia de la Información Cuántica (QIS) de URI. de “En URI, recientemente lanzamos un programa QIS con el objetivo de expandir geográficamente la Iniciativa Cuántica Nacional en Investigación y Educación al estado de Rhode Island y fortalecer los esfuerzos QIS regionales y nacionales.
«Estamos entusiasmados de recibir las subvenciones NSF ExpandQISE, que respaldarán directamente los objetivos de nuestro programa al permitir la colaboración regional entre los esfuerzos de QISE y ampliar nuestros propios esfuerzos en el ámbito de la ingeniería cuántica», añadió.
«Este programa nos dará un gran impulso en términos de apoyo y atraerá a estudiantes e investigadores a la URI», añadió Ge. «Recibimos dos subvenciones del programa NSF pero creo que el impacto será mayor que la cantidad de financiación».
NSF brinda apoyo para actividades de investigación, capacitación y educación mediante el desarrollo de asociaciones entre programas establecidos de ingeniería y ciencia de la información cuántica en instituciones de investigación intensiva y en instituciones con programas prometedores que se basan en su investigación cuántica.
«La concesión de estos premios demuestra claramente que URI tiene el potencial de convertirse en un centro regional para esfuerzos cuánticos tanto en educación como en investigación», dijo el catedrático de Física Leonard Kahn. «El hecho de que hayamos recibido dos de estas subvenciones es extraordinario y es un testimonio del potencial y la promesa innovadora de Vanita Srinivasa y Wenchau, así como de nuestro programa en general».
Las subvenciones de URI estimularán aún más las colaboraciones con el Instituto de Tecnología de Massachusetts y la Universidad de Delaware, que podrían crear otras asociaciones, dijo Kahn. También apoyarán un aumento en la inscripción de estudiantes de posgrado en ciencias de la información cuántica en URI debido a la disponibilidad de ayudantías de investigación adicionales.
«Si bien el anuncio de la concesión de estas subvenciones es emocionante, el impacto en nuestro programa se sentirá durante muchos años y cambiará nuestra trayectoria», afirmó Kahn.
Subvenciones NSF ExpandQISE de URI
Wenchao Ge: «Correlaciones cuánticas en algoritmos de optimización cuántica aproximada y su implementación»
Para su investigación, Jay explorará los fundamentos del uso de algoritmos cuánticos híbridos, que pueden ejecutarse tanto en computadoras cuánticas como en las computadoras clásicas actuales, para resolver problemas complejos de optimización y aplicarlos a dispositivos cuánticos a corto plazo. El número de qubits. Los qubits, o bits cuánticos, son las unidades básicas de información en las computadoras cuánticas y pueden procesar información mucho más rápido que los bits binarios en las computadoras clásicas.
J tendrá acceso a computadoras cuánticas de socios industriales, incluidos IBM y QuEra, que tienen de 10 a 100 qubits. GE también aprovechará la colaboración con el profesor Ilya Safro de la Universidad de Delaware para iniciar la investigación en algoritmos cuánticos en URI.
«Lo más importante que estamos tratando de entender es que los algoritmos ofrecen una ventaja sobre el uso de una computadora clásica», dijo Jay, investigador principal de la subvención. «Estamos trabajando en la era de los ordenadores cuánticos a corto plazo. Los dispositivos no son perfectos, pero los problemas modelados pueden ser todavía demasiado complejos para simularlos en un ordenador clásico.
Uno de los objetivos del estudio es comprender el papel del entrelazamiento cuántico en estos algoritmos, dijo Jay. En física cuántica, el entrelazamiento es un fenómeno en el que dos o más partículas se entrelazan y no se puede explicar de forma aislada del estado de otras partículas. Es importante en el procesamiento de información cuántica, aunque el papel preciso del entrelazamiento cuántico en los algoritmos cuánticos híbridos no está claro, dijo Jay.
Como parte de la subvención, JURI desarrollará un curso de introducción a la computación cuántica para estudiantes de STEM. Con la enorme mano de obra que se requiere en este campo, sólo unos pocos cursos pueden ayudar a los estudiantes a unirse a la industria. «Como profesores, no debemos centrarnos únicamente en la investigación. Debemos conectarnos con los estudiantes y motivarlos e interesarlos en este campo en crecimiento», dijo Jay.
Igor Gaidai, estudiante postdoctoral especializado en algoritmos cuánticos híbridos, trabajará con Ge en el proyecto ExpandQISE. J también está buscando estudiantes universitarios y de posgrado para unirse a su grupo de investigación. Envíe un correo electrónico a wenchao.ge@uri.edu si está interesado.
Venita Srinivasa: «Sistemas cuánticos modulares híbridos de estado sólido»
Con la subvención de la NSF, Srinivasa explorará un tema central de sus intereses de investigación: comprender el control, la transferencia y la integración de información cuántica dentro de un novedoso sistema cuántico híbrido que explota conjuntamente las propiedades mejoradas de diferentes plataformas físicas. ayuda a darte cuenta. de Ciencias de la Información Cuántica.
Lograr esa promesa implica superar desafíos competitivos, incluido el almacenamiento de información cuántica crítica dentro de un procesador cuántico a través de interacciones suficientemente débiles con su entorno externo y la manipulación rápida de la información para cálculos más rápidos mediante una interacción lo suficientemente fuerte con campos de control externos como para ajustarse.
«La investigación de muchos tipos de plataformas físicas para procesadores cuánticos ha demostrado que ninguna plataforma es la más adecuada para satisfacer todas las necesidades de un procesador cuántico, con algunas plataformas adecuadas para la preservación de información cuántica y otras para una manipulación rápida», dijo Srinivasa. «Una plataforma híbrida permite combinar las mejores características de diferentes sistemas para mejorar el procesador cuántico en su conjunto».
El proyecto de NSF se centrará en desarrollar un marco teórico para comprender la manipulación, transición e inclusión de estados cuánticos dentro de un nuevo tipo de bloque de construcción, como un procesador cuántico híbrido. En concreto, el proyecto investigará sistemas cuánticos híbridos que combinan dos tipos diferentes de plataformas de computación cuántica: dispositivos semiconductores, que sirven como memorias compactas para información cuántica, y elementos de circuitos superconductores, que almacenan información cuántica de alta velocidad y pueden ajustarse a sus controles. permitir los extremos. trampa
Srinivasa colaborará con el grupo experimental de Ingeniería de Sistemas Cuánticos del profesor William D. Oliver, director del Centro de Ingeniería Cuántica del MIT y pionero reconocido internacionalmente en dispositivos cuánticos superconductores, para desarrollar un marco teórico para implementar y mejorar nuevos sistemas cuánticos híbridos. él. Pruebas de principio.
Este trabajo avanzará en el conocimiento de la ciencia de la información cuántica combinando esfuerzos de última generación en los campos del espín y la computación cuántica superconductora, con el objetivo de crear un marco para una plataforma versátil de procesamiento de información cuántica con una controlabilidad rápida y segura. Hacer y vincular. La información cuantitativa se puede mejorar al mismo tiempo. Un bloque de construcción híbrido tan fuerte y flexible tiene el potencial de servir como modelo para construir los grandes sistemas cuánticos necesarios para una computadora cuántica completa, algo que Srinivasa ha explorado en investigaciones anteriores.
Srinivasa trabajará con el Centro de Ingeniería Cuántica del MIT para ampliar el acceso a investigaciones de vanguardia y oportunidades educativas en ciencia e ingeniería de la información cuántica para estudiantes y jóvenes científicos de diversos orígenes.
«Actualmente, el programa QIS de URI se centra en la investigación teórica. Mi proyecto de investigación brindará nuevas oportunidades para que los estudiantes y postdoctorados de URI participen directamente en los esfuerzos de investigación de ingeniería cuántica de vanguardia que se llevan a cabo en los Laboratorios de dispositivos cuánticos experimentales del MIT», dijo Srinivasa. Además, integraremos el conocimiento que obtengamos del estudio de la partición del estado cuántico en un nuevo tipo de sistema cuántico híbrido. Sí, proyectamos investigaciones sobre cursos QIS nuevos y existentes en URI y MIT. La asociación académica y de investigación entre URI y MIT habilitada por el proyecto ExpandQISE ampliará las oportunidades en la región de Nueva Inglaterra y contribuirá al objetivo más amplio de la Iniciativa Nacional Cuántica de fortalecer la fuerza laboral cuántica.
Srinivasa actualmente tiene un doctorado abierto. y puestos postdoctorales en su grupo de investigación, y alienta a los estudiantes interesados en unirse a nuevos proyectos financiados por NSF o proyectos relacionados a contactarlo en vsriniv@uri.edu.
