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在 SQMS 中心 - 费米实验室
超导量子材料与系统中心是美国能源部五个国家量子信息科学研究中心之一。在费米国家加速器实验室的领导下，SQMS 是 30 多个合作机构（国家实验室、学术界和工业界）的合作，共同努力为量子信息科学领域带来变革性进展。该中心利用费米实验室在构建复杂粒子加速器方面的专业知识，基于最先进的量子比特和超导技术设计多量子比特量子处理器平台。SQMS 与嵌入式行业合作伙伴携手合作，正在构建量子计算机和新型量子传感器，这将开启前所未有的科学机遇。欲了解更多信息，请访问 https://sqmscenter.fnal.gov。
SQM：MAGO 1.0和其他活动
•相关的niobium的深层结构和超导知识（2D量子位的关键部分）•微波，低温，机械工程和大规模整合经验 - 深2D超导量子量子和量子处理器专业知识 - 深基本材料和超导性专业材料
对方八边形格子 Kitaev 模型的 VQE 进行基准测试
K29.002：超导量子材料与系统 (SQMS) – 新的 DOE 国家量子信息科学研究中心 M41.009：可调 transmon 量子比特的长期尺度能量弛豫动力学作为损耗计量工具 N27.006：超导量子材料与系统 (SQMS) 研究中心的量子信息科学生态系统工作 N51.004：方八边形晶格上 Kitaev 自旋模型的非线性响应*
联系
REDTOP Anna Mazzacane mazzacan@fnal.gov 630-840-5011 SBND：短基线近探测器 Julie Saviano saviano3@fnal.gov 630-840-4591 安全与应急管理部 Artasia Riley artasia@fnal.gov 630-840-4507 南达科他州分部 Jodi Campbell jodic@fnal.gov 605-571-2420 SPHENIX 量热测试 Mandy Kiburg rominsky@fnal.gov 630-840-2459 SPHENIX 预淋浴 Mandy Kiburg rominsky@fnal.gov 630-840-2459 SpinQuest Evan Niner edniner@fnal.gov 630-840-2459 SPT-3G Bradford Benson bbenson@fnal.gov 630-840-5643 SQMS - 国家量子信息科学研究中心 Laura Siarkiewicz、Lezlee Ongena lsiarkie@fnal.gov、lezlee@fnal.gov 630-840-5062、630-840-3411
隶属关系
redtop anna mazzacane mazzacan@fnal.gov 630-840-5011 sbnd：近距离探测器julie saviano saviano3@fnal.gov 630-840-4591安全与紧急管理部门的安全与紧急管理部门Artasia riley artasia artasia antasia@fnal.gov 630-840-840-40-4507 jodic@fnal.gov 605-571-2420 SPHENIX CALORIMETRY TESTS Mandy Kiburg rominsky@fnal.gov 630-840-2459 SPHENIX PRESHOWER Mandy Kiburg rominsky@fnal.gov 630-840-2459 SpinQuest Evan Niner edniner@fnal.gov 630-840-2459 SPT-3G Bradford Benson bbenson@fnal.gov 630-840-5643 SQMS-国家Quantum信息科学研究中心Laura Siarkiewicz，Lezlee Ongena ongena lsiarkie@fnal.gov，lezlee@fnal.gfnal.gov 630-840-5062，630-5062，630-840-340-340-340-340-111
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REDTOP Anna Mazzacane mazzacan@fnal.gov 630-840-5011 SBND：短基线近探测器 Julie Saviano saviano3@fnal.gov 630-840-4591 南达科他州分部 Jodi Campbell jodic@fnal.gov 605-571-2420 SPHENIX 量热测试 Mandy Kiburg rominsky@fnal.gov 630-840-2459 SPHENIX 预淋浴 Mandy Kiburg rominsky@fnal.gov 630-840-2459 SpinQuest Evan Niner edniner@fnal.gov 630-840-2459 SPT-3G Bradford Benson bbenson@fnal.gov 630-840-5643 SQMS - 国家量子信息科学研究中心 Laura Siarkiewicz、Lezlee Ongena lsiarkie@fnal.gov、lezlee@fnal.gov 630-840-5062、630-840-3411
大型加速器以外的 SRF 腔体应用
1. 应用物理和超导技术 (APS-TD) 理事会正在寻找一名博士后研究员。该研究员将利用超导量子材料和系统 (SQMS) 中心的表面表征技术，对用于加速器应用的超导射频谐振腔以及用于量子信息科学的超导量子比特进行前沿研究。他们有望根据自己的研究完成科学出版物。最好具备表面表征方面的专业知识，包括：XPS、ARPES、ToF-SIMS 和/或 TEM。该职位的任期最长为三 (3) 年，此后每年都可能考虑延长，并需继续提供资金。如需了解更多信息，请联系 Akshay Murthy，邮箱：amurthy@fnal.gov。
通过设计 TLS 耗散来提高量子比特相干性
B41.002：高 Q 值超导谐振器高电阻率硅晶片低温损耗角正切测量 B57.002：超导 Nb 薄膜中亚间隙准粒子散射和耗散 B57.008：Nb 超导射频腔的电磁响应 B57.010：用于高 Q 值谐振腔的高纯铌超导态氢化物的非平凡行为 B57.012：轴子搜索的可行性研究：Nb SRF 腔中的非线性研究 D37.002：基于三维微波腔的微波光量子转导 D39.013：带有级联低温固态热泵的量子阱子带简并制冷 D40.008：基准测试方八边形晶格 Kitaev 模型的 VQE D41.003：用于量子计算的 Nb 谐振器中氧化铌退火的原位透射电子显微镜研究 F36.005：识别超导量子比特系统中缺陷和界面处的退相干源 F36.006：使用双音光谱理解和减轻超导射频 (SRF) 腔中的损耗 F36.007：通过 HT 相界分析优化用于量子器件的 Nb 超导薄膜 F36.008：循环：超导量子比特的多机构表征 F36.010：铌射频腔的 Nb/空气界面的原子尺度研究 K29.002：超导量子材料与系统 (SQMS) – 新的 DOE 国家量子信息科学研究中心M41.009：可调谐 transmon 量子比特的长期能量弛豫动力学作为损耗计量工具 N27.006：超导量子材料与系统 (SQMS) 研究中心的量子信息科学生态系统工作 Q71.007：高磁场中的超导材料在高能物理量子传感中的应用 Q37.005：多模玻色子系统量子启发式的数值门合成 S38.003：基于微米级约瑟夫森结的约瑟夫森参量放大器的制造和特性 S72.009：探究低温真空烘烤对超导铌 3-D 谐振器光子寿命的作用 T00.106：铌硅化物纳米膜的稳定性、金属性和磁性 T00.119：不同 RRR 值的铌膜的特性低温 T72.005：单个纳米结处异质偶极场和电荷散射的太赫兹纳米成像 W40.006：量子芝诺效应对两能级系统的动态解耦 W34.013：3D SRF QPU 的潜在多模架构探索 Y34.008：高相干性 3D SRF 量子比特架构的进展 Y40.009：理解和减轻超导量子比特中 TLS 引起的高阶退相干
费米实验室利用 SRF 腔进行基于 Qudit 的量子计算
规范场论是高能物理 (HEP) 领域的基础理论，在解决量子色动力学、电弱统一、希格斯机制甚至超标准模型物理等若干关键问题中发挥着至关重要的作用。在时空格子上离散化规范场论可得到格子场论，该理论能够对无法解析求解的复杂物理系统进行强大的数值模拟。因此，人们在开发经典硬件和算法方面取得了巨大进步，其中马尔可夫链蒙特卡罗 (MCMC) 技术是最受欢迎的技术之一。尽管经典数值方法取得了巨大成功，但由于所谓的符号问题，一些问题在某些重要参数范围内变得难以解决。最近的理论研究表明，可以通过利用量子算法来绕过这些障碍 [1,2]。例如，已经开发出几种针对 (1+1)、(2+1) 和 (3+1) 维规范场论的资源高效量子算法 [3-10]。然而，到目前为止，仅使用目前可用的噪声中型量子 (NISQ) 设备 [17] 对 (1+1) [11-15] 和 (2+1) [16] 的情况进行了原理验证演示。要实现使用量子计算机计算 (3+1) 维现象的宏伟目标，需要在量子硬件和控制方案上做出重大改进。由费米实验室领导的超导量子材料与系统 (SQMS) 中心致力于在量子计算和传感领域带来变革性进步。其核心目标是解决当前量子设备固有的退相干挑战，为增强型量子处理器和传感器铺平道路。该计划的核心是在 SQMS 中心内开发基于三维 (3D) 超导腔的数字量子计算系统，旨在解决重要的 HEP 问题。这些系统利用最初为加速器物理设计的 3D 超导射频 (SRF) 腔，与传统的 2D 超导设备相比具有明显的优势。首先，3D 腔的基本模式拥有超过两秒的寿命，使其非常适合存储和操纵量子信息 [18]。其次，高效的控制和读出方案显着降低了低温和室温硬件开销。最后，对大型希尔伯特空间的固有访问提供了直接编码“qudits”的潜力，与传统的两级（量子位）编码相比，在模拟中具有优势 [19]。本过程安排如下。在第 2 节中，我们简要回顾了超导电路，特别是用于 transmon 量子位的电路量子电动力学 (cQED) 架构。在第 3 节中，我们介绍了 3D SRF 量子计算系统，并在第 4 节中讨论了最近的实验进展，最后在第 5 部分进行总结性发言。