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Quantum Estimation and Control for Advanced Noisy Metrology

Descrizione del progetto

Sondare i reali limiti di precisione della metrologia quantistica

Grazie a una ricerca rivoluzionaria, le tecnologie quantistiche si stanno ampliando, uscendo dalla sfera della teoria per approdare a quella della realtà. Ad esempio, la metrologia quantistica sfrutta la fisica quantistica per eseguire misurazioni con una precisione non ottenibile tramite approcci puramente tradizionali. Nonostante il suo successo, rimangono ancora aperte numerose questioni teoriche sulla via verso la comprensione delle capacità definitive della metrologia quantistica, in particolare in presenza di condizioni operative concrete. Il progetto QECANM, finanziato dal programma di azioni Marie Skłodowska-Curie, si fonderà su tre pilastri: comprensione dei limiti massimi di stima quantistica di più parametri contemporaneamente, valutazione della modalità di condizionamento del rumore ambientale sulla sonda quantistica e comprensione dei limiti dello schema metrologico sulla base di misurazioni continue nel tempo. I risultati del progetto getteranno le basi per ulteriori progressi nell’ambito dei sensori quantistici di prossima generazione.

Obiettivo

In recent years, the idea of building quantum technologies has quickly moved from being an intellectual curiosity to a practical reality and quantum metrology and quantum sensors are prominent ones, already in use in scientific and commercial applications. The underlying idea is to exploit genuinely quantum effects to perform extremely accurate measurements, with a precision not achievable by classical means.
While many important theoretical and experimental milestones have already been reached, there are still many open theoretical questions left on the path to understanding the ultimate capabilities of quantum metrology, especially in realistic operating conditions.
We have identified three main pillars that are currently subject to very active research: i) understanding the ultimate limits of the quantum estimation of multiple parameters simultaneously, either because all of them are of practical interest, or because a full prior characterization of additional system's parameters is not possible; ii) assessing the impact of environmental noise on the quantum probe, in particular beyond the standard assumption of uncorrelated noise; iii) understanding the limits of metrological schemes based on time-continuous measurements, nowadays feasible in many physical systems (e.g. superconducting qubits, optomechanics), which open the possibility to perform measurement-based feedback control on the system.
The overarching goal of this action is to advance the state of the art in these three areas and to connect these three pillars, by devising new theoretical tools to assess the ultimate precision limits in novel and physically relevant scenarios. These tools will be rooted in quantum estimation theory and quantum control theory and they will provide fundamental benchmarks for the next generation of quantum sensors.

Coordinatore

SCUOLA NORMALE SUPERIORE
Contribution nette de l'UE
€ 172 750,08
Indirizzo
PIAZZA DEI CAVALIERI 7
56126 Pisa
Italia

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Regione
Centro (IT) Toscana Pisa
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
Nessun dato