Šīs darbības mērķis ir nodrošināt Eiropas vadošo lomu neitrālo atomu kvantu simulācijā un digitālajā kvantu skaitļošanā, nodrošinot:

• Pilnībā programmējamus, rūpnieciskai lietošanai gatavus kvantu simulatorus, kuru pamatā ir 10 000 neitrālu atomu mērogojamā arhitektūrā, kas ir pieejami, izmantojot mākoņplatformas, un ar iespēju tos integrēt augstas veiktspējas skaitļošanas vidēs.
• Pilnībā programmējamu platformu neitrālo atomu kvantu skaitļošanai, kas spēj veikt gan analogās kvantu operācijas, gan vārtu tipa skaitļošanu ar 1000 fiziskiem kubitiem un skaidru ceļu turpmākai mērogojamībai līdz 10 000 fiziskiem kubitiem.
• Kohēzijas laiku, kas mērāms simtos mijiedarbības laiku, un operāciju neprecizitāti zem 1%.
• Kvantu simulācijas un/vai skaitļošanas demonstrāciju, kas darbojas ārpus klasiskās skaitļojamības robežām, apstiprinātu ar salīdzinošo novērtēšanu, izmantojot klasiskās metodes.
• Jaunus reālās pasaules lietojumus zinātnē un rūpniecībā (vismaz divus) (piemēram, enerģētikas un veselības nozarēs).
• Programmatūras kopumu šiem lietojumiem, tostarp uzlabotu programmatūru verifikācijai, algoritmu ieviešanai un lietotāju programmēšanas saskarnēm.
• Pilna kvantu kopuma demonstrāciju – tostarp kvantu vadību, elektroniskos vadības komponentus un tādu kvantu procesoru simulācijas verifikāciju, kas darbojas ārpus klasiski skaitļojamiem režīmiem.
• Programmēšanas saskarnes, kas ļauj lietotājiem (tostarp, cik vien iespējams, arī neekspertiem) izmantot šos kvantu procesorus savu problēmu risināšanai.
• Uzlabotu kvantu simulācijas un skaitļošanas procesoru mērogojamību, stabilitāti un lietojamību.
• Stiprinātu Eiropas rūpniecisko un tehnoloģisko kapacitāti kvantu simulācijas/skaitļošanas un saistīto aparatūras/programmatūras komponentu jomā.
• Šai darbībai ir jārisina vismaz divi no tehniskajiem izaicinājumiem, kas uzsvērti SRIA 2030 neitrālo atomu platformām. Tie ietver nepieciešamību pēc stabilas atomu kontroles vairāku kubitu operāciju laikā, kas ir būtiska uzticamai kļūdu labošanai, kā arī Quantum Non-Demolition (QND) mērījumu un augstas precizitātes universālo vārtu operāciju izstrādi. Priekšlikumos jārisina šie un līdzīgi šķēršļi, lai izveidotu mērogojamas, kļūdu izturīgas sistēmas simulācijai un skaitļošanai.

Priekšlikumam ir jāveicina neitrālo atomu kvantu procesoru platformu briedums un lietojamība, koncentrējoties uz praktiskiem pielietojumiem. Tam jāietver:

• Mērogojamu kvantu procesoru izstrāde un ieviešana ar individuāli adresējamiem neitrāliem atomiem, atbalstot analogo simulāciju darbību, hibrīdas analogās-digitālās metodes un uz vārtiem balstītu kvantu skaitļošanu.
• Reālās pasaules lietošanas gadījumu demonstrēšana (vismaz divi), risinot sarežģītas zinātniskas vai rūpnieciskas problēmas (piemēram, materiālzinātnē, ķīmijā, optimizācijā), kuras nav atrisināmas ar klasisko simulāciju/skaitļošanu. Tiem jāietver salīdzinošās novērtēšanas un verifikācijas stratēģijas, lai novērtētu kvantu priekšrocības.
• Pilnīga programmatūras steka izstrāde un integrācija, tostarp kvantu vadības sistēmas, elektroniskie vadības komponenti, lietotāju programmēšanas saskarnes, klasiskā simulācijas atbalsta rīki un robusti darbības protokoli.
• Mākoņpakalpojumos balstīta piekļuve kvantu procesoram, nodrošinot lietojamību pētniekiem un rūpnieciskajiem lietotājiem visā Eiropā. Sistēmai jāļauj veikt hibrīdas kvantu-klasiskās darbplūsmas ar HPC vidi un pēc iespējas jāatbalsta lietotāji, kuri nav eksperti.
• Robustu kvantu kļūdu mazināšanas, kļūdu labošanas, kļūdu noteikšanas un kvantificēšanas metožu ieviešana, kas pielāgotas neitrālo atomu procesoriem.
• Salīdzinošās novērtēšanas un starpplatformu validācijas rīku izstrāde, lai novērtētu dažādu simulācijas/skaitļošanas pieeju veiktspēju un atbalstītu standartizācijas centienus.
• Ceļi, kas izceļ kvantu procesoru izmantošanu kā izstrādes platformas nākamās paaudzes kvantu sensoriem un kvantu metroloģisko protokolu izpildei.
• ES piegādes ķēdes uzlabošana, izstrādājot un integrējot galvenos kvantu komponentus neitrālo atomu skaitļošanas procesoriem (piemēram, uztveršanas un vadības optiku, elektroniskos vadības komponentus, lāzersistēmas, fotoniskās saskarnes).
• Partneru darbību koordinēšana, tostarp apmācība, dokumentācija un lietotāju iesaistes pasākumi, lai veicinātu ieviešanu un ekosistēmas izaugsmi.

Darbība balstās uz pamatiem, ko noteikusi PASQuanS2 FPA, un saskaņojas ar Stratēģiskās pētniecības un rūpniecības programmas (SRIA 2030) mērķiem, kā arī iniciatīvu Chips for Europe, veicinot Eiropas stratēģisko autonomiju neitrālo atomu kvantu simulācijas un digitālo neitrālo atomu tehnoloģiju jomā.