Descripció del projecte
El Proyecto propuesto por Qilimanjaro tiene la misión de construir un computador cuántico con un conjunto de herramientas avanzadas de fácil utilización para abordar de forma efectiva problemas complejos de optimización en múltiples casos de la industria real.
Un proyecto de esta envergadura requiere de una aproximación desde los fundamentos de la computación cuántica, que es un campo multidisciplinar profundo que abarca la física cuántica, la informática y la ingeniería.
Así como en la construcción de una computadora clásica se ha definido bien los requisitos tecnológicos, también se han establecido para el diseño de una computadora cuántica universal. Estos requisitos se puede resumir en cinco elementos conocidos:
1) Una tecnología qubit bien entendida y escalable: si se requiere controlar una gran variedad de qubits, necesitaremos un modelo que describa cómo los qubits interactúan con controles externos y entre ellos
2) Un mecanismo para inicializar cada qubit en un estado conocido: es esencial que podamos inicializar de manera confiable el estado de un procesador cuántico a algún estado conocido.
3) Operaciones rápidas con respecto al tiempo de coherencia qubit: un qubit se comporta como un objeto analógico durante el cálculo, y su tiempo de coherencia es una métrica que cuantifica la escala de tiempo característica en el cual su estado se aleatoriza.
4) Un conjunto universal de puertas cuánticas: una computadora cuántica universal permite un número arbitrario de cálculos unitarios.
5) Un método para medir el estado de qubits individuales: Finalmente, debemos poder determinar la solución de un cálculo de manera fiel a las amplitudes de probabilidad del estado cuántico. Lo que esto realmente significa es que necesitamos un método para medir el estado de cada qubit.
El estado cuántico de un procesador cuántico superconductor se manipula utilizando formas de onda de microondas coherentes, que se moldean cuidadosamente en el dominio del tiempo y/o frecuencia. Esto básicamente significa que ejecutar un procesador cuántico requiere orquestar grandes cantidades de generadores de formas de onda arbitrarias que se han personalizado para la aplicación en cuestión.
Los requerimientos describen la necesidad de sistemas ágiles de síntesis de formas de onda de microondas para la lectura y manipulación de procesadores cuánticos, en consecuencia va a ser necesario optimizar el hardware de generación de señal de microondas para este objetivo considerando no solo la arquitectura del hardware sino también el firmware. Es por ello que la Ingeniería de Microondas está considerada como clave para entender cómo funcionan los qubits superconductores así como para controlarlos con precisión.
Las comunidades de teoría y técnicas de computación cuántica e Ingeniería de microondas han sido históricamente bastante dispares, sin embargo recientemente ha emergido una superposición significativa entre las disciplinas. Por lo tanto, actualmente existe una tremenda oportunidad para que los Ingenieros de Microondas se involucren y contribuyan con su experiencia al desarrollo de la tecnología de computación cuántica superconductora.
El Ingeniero involucrado en este Doctorado Industrial se encargará junto con el equipo de científicos de Qilimanjaro de construir una de las primeras generaciones de procesadores cuánticos comerciales Europeos. El equipo de Qilimanjaro colabora estrechamente con el Instituto de Físicas de Altas Energías (IFAE) y el Barcelona Supercomputing Center (BSC), siendo un entorno facilitador de excelencia para el desarrollo del proyecto, además el Doctorado estará respaldado por el grupo de investigación reconocido como consolidado por la Generalitat de Catalunya 2017 SGR 1356, siendo un referente en el campo de Antenas y Sistemas de Microondas de la Universidad Autónoma de Barcelona.
