Tecnologie di piattaforma per il calcolo quantistico fotonico su larga scala

Risultato atteso:

Questa azione stabilirà un'iniziativa europea strategica per sviluppare piattaforme di calcolo quantistico fotonico scalabili, modulari e interoperabili. Le proposte per questo tema dovranno affrontare e fornire soluzioni credibili ad almeno due grandi ostacoli tecnici che attualmente limitano l'avanzamento del calcolo quantistico fotonico, come:

• La mancanza di entanglement fotonico deterministico ad alta efficienza e di architetture tolleranti alle perdite adatte alla scalabilità fault-tolerant
• L'assenza di uno stack di controllo integrato e standardizzato che combini hardware fotonico, firmware e software di sistema con un benchmarking affidabile tra le piattaforme

I risultati del progetto dovrebbero contribuire ai seguenti risultati attesi:

• Entro il 2028, dimostrazione di un processore NISQ fotonico con ≥100 qubit fotonici, integrando sorgenti di singoli fotoni deterministiche, guide d'onda a bassa perdita, detector on-chip e uno stack di firmware (scheduler, controller, compilatore), validato tramite benchmark agnostici rispetto all'hardware e applicazioni ibride fotonico-HPC che dimostrino il crossover classico-quantistico
• Entro il 2030, consegna di un computer quantistico fotonico full-stack ad alta connettività, con scalabilità modulare, interconnessioni integrate su chip e a fibra, e gate ad alta fedeltà (ad es. tassi di errore ≤10⁻³) con un obiettivo indicativo di 1 000 qubit fotonici, ponendo le basi per dimostrazioni di prototipi di utilità quantistica su carichi di lavoro industrialmente rilevanti
• Interoperabilità e standardizzazione a livello di sistema, con specifiche di interfaccia pubblicate per gli stack hardware e software quantistici fotonici, inclusi packaging, API, interfacce del compilatore e protocolli cloud compatibili con le lunghezze d'onda delle telecomunicazioni
• Validazione della distribuzione dell'entanglement tra i moduli attraverso protocolli standardizzati e dimostrazione sul campo di processori quantistici fotonici interconnessi
• Accelerazione dell'industrializzazione e della commercializzazione, inclusa una roadmap per linee di produzione pilota, protocolli di garanzia della qualità e lo sviluppo di una catena di approvvigionamento europea sovrana per le tecnologie quantistiche fotoniche
• Dimostrazione dei risultati del progetto attraverso un caso d'uso concreto fornito da un importante partner utente finale all'interno del consorzio, validando la rilevanza e le prestazioni della piattaforma sotto reali vincoli operativi

Ambito:

Le proposte per questo tema dovrebbero essere guidate da una startup con comprovata esperienza nel calcolo quantistico fotonico. La startup dovrebbe collaborare con partner accademici, industriali e RTO rilevanti per garantire sia la profondità tecnologica che l'orientamento al mercato. Il consorzio dovrebbe inoltre includere almeno un importante utente finale le cui esigenze operative modelleranno il design della piattaforma e la cui infrastruttura ospiterà la dimostrazione sul campo dei risultati del progetto.

Le proposte dovrebbero implementare un programma di R&I coordinato e duraturo che integri hardware, software, architettura di sistema e casi d'uso a livello applicativo. Le attività dovrebbero includere:

• Sviluppo della piattaforma che faccia progredire processori quantistici fotonici aperti e scalabili con chip fotonici basati su semiconduttori e/o vetro, elettronica di controllo integrata, firmware e robusti schemi di mitigazione e correzione degli errori
• Integrazione di sistema per realizzare nodi quantistici modulari con interconnessioni fotoniche e validare architetture scalabili sotto vincoli realistici di rumore, perdita e controllo
• Co-progettazione dello stack software che integri firmware di basso livello, compilatori, algoritmi ibridi e API di rete per dimostrare il vantaggio quantistico a livello applicativo e l'interoperabilità HPC

Le proposte dovrebbero basarsi sui risultati precedenti del Quantum Flagship e dimostrare la capacità di contribuire attivamente alla governance e al coordinamento strategico del c…