Kvantumalgoritmusok és kvantumszámítási architektúrák fejlesztése, tesztelése és kvantuminformatikai erőforrások minősítése
Küszöbön áll, hogy a kvantumszámítógépek elméleti kuriózumból valóban hasznos eszközzé váljanak. Ma már több cég is ad 50-100 kvantumbites NISQ (Noisy Intermediate-Scale Quantum) kvantumszámítógéphez elérést, ezek többsége szupravezető integrált áramkörökkel valósítja meg a kvantumbiteket. Kérdés, hogy milyen technológiai ugrás szükséges ahhoz, hogy a kvantumbitek számát növelni lehessen, illetve hogyan lehet a számítási teljesítményt növelni a hardver fejlesztése helyett a hibaszűrési és hibajavítási módszerek fejlesztésével. Nyitott kérdés a ma elérhető kvantumszámítógépek „benchmarkolása”. A Nemzeti Laboratórium keretében multidiszciplináris megközelítésben tanulmányozzuk a különféle hibák és inherens zajok hatását, beleértve a térben és időben korrelált hibák esetét is. A kapuhibák jellemzésére olyan unitér designokra épülő randomizált benchmarking sémákat fogunk kifejleszteni, amelyek túlmutatnak a népszerű Clifford-kapukon, és felhasználhatók a jelenlegi eszközökben megvalósítható más kapukészletek összehasonlítására. Egy másik benchmark eszköz az általunk korábban kidolgozott iterált, mérésekkel befolyásolt kvantumprotokollok nemlineáris dinamikájára épül. Ezen protokollok alkalmasak különféle kvantuminformatikai feladatok megoldására, mivel a dinamika bizonyos tartományokban különösen érzékeny a rendszerben fellépő zaj tulajdonságaira. Optikai rácsban csapdázott atomok, amelyeket a Kvantuminformatika Nemzeti Laboratóriumban is megvalósítanak ígéretes jelöltnek tűnnek ilyen protokollok közvetlen megvalósítására.