Kvantekontrol til avanceret teknologi:Fortid og nutid

En af hjørnestenene i implementeringen af ​​kvanteteknologi er skabelsen og manipulationen af ​​formen af ​​eksterne felter, der kan optimere ydeevnen af ​​kvanteenheder. Dette sæt metoder, der er kendt som kvanteoptimal kontrol, omfatter et felt, der hurtigt har udviklet sig og udvidet i løbet af de seneste år.

Et nyt anmeldelsespapir offentliggjort i EPJ Quantum Technology og forfattet af Christiane P. Koch, Dahlem Center for Complex Quantum Systems og Fachbereich Physik, Freie Universität Berlin vurderer sammen med kolleger fra hele Europa de seneste fremskridt i forståelsen af ​​kvantesystemers kontrollerbarhed samt anvendelsen af ​​kvantestyring til kvanteteknologier . Som sådan lægger den en potentiel køreplan for fremtidig teknologi.

Mens kvanteoptimal kontrol bygger på konventionel kontrolteori, der omfatter grænsefladen mellem anvendt matematik, teknik og fysik, skal den også tage højde for kvantefysikkens særheder og kontraintuitive karakter.

Dette inkluderer superposition, konceptet om, at et kvantesystem kan eksistere i flere tilstande på én gang, en af ​​nøglerne til den avancerede computerkraft i maskiner, der er afhængige af kvantebits — eller qubits.

I sidste ende er hovedmålet med kvanteoptimal kontrol at få nye kvanteteknologier til at fungere optimalt og nå fysiske grænser.

"Hver enhedsarkitektur kommer med specifikke grænser, men disse grænser nås ofte ikke med mere traditionelle måder at betjene enheden på," siger Koch. "Brug af pulsformning kan skubbe enhederne til det yderste med hensyn til nøjagtighed eller driftshastighed, som er grundlæggende muligt."

Forfatterne af denne gennemgang overvejer faktorer i disciplinen, herunder i hvilket omfang et kvantesystem kan etableres, kontrolleres og observeres uden at få denne superposition til at kollapse, noget som alvorligt hæmmer kvantecomputeres stabilitet.

Gennemgangen antyder også, at ligesom konventionelle ingeniører har en kontrolteoretisk ramme at stole på, kan uddannelsen af ​​fremtidige "kvanteingeniører" kræve en lignende ramme, som endnu ikke er udviklet.

Et kvantesystem, der forener teori og eksperimenter, er et af feltets aktuelle forskningsmål, hvor forfatterne peger på, at dette også vil danne grundlag for udviklingen af ​​optimale kontrolstrategier.

Ud over at vurdere de seneste fremskridt hen imod dette mål, lægger teamet nogle af de vejspærringer, der kan ligge forude for feltet. Vejspærringer, der skal overvindes, hvis en kvanteteknologisk fremtid skal manifesteres. + Udforsk yderligere

Hastighedsgrænser for kvantefænomener er blevet udvidet til objekter i makrostørrelse