Opis projektu
Techniki sprzężenia zwrotnego mogą sprawić, że systemy kwantowe będą bardziej stabilne i praktyczne
Koherencja i splątanie kwantowe to charakterystyczne cechy fizyki kwantowej i trzon technologii kwantowych, jednak projektowanie urządzeń kwantowych, które wykorzystują nietypowe właściwości mechaniki kwantowej w dużej skali przy jednoczesnym zachowaniu spójności jest nie lada wyzwaniem. Zakłócenia pochodzące z otoczenia mogą zaburzyć wzorce interferencji kubitów i zniszczyć operacje kwantowe. Celem finansowanego przez UE projektu Q-Feedback jest rozwiązanie tego problemu dzięki zastosowaniu matematycznej teorii układów. W ramach projektu zostaną opracowane teoretyczne metody sterowania przeznaczone do analizy i projektowania układów sprzężenia zwrotnego w celu ochrony i stabilizacji układów kwantowych. Aby posłużyć się z natury stochastycznymi aspektami pomiarów kwantowych, wykorzystane zostaną nowe techniki matematyczne.
Cel
Quantum technologies, such as quantum computers and simulators, have the potential of revolutionizing our computational speed, communication security and measurement precision. The power of the quantum relies on two key but fragile resources: quantum coherence and entanglement. This promising field is facing a major open question: how to design machines which exploit quantum properties on a large scale, and efficiently protect them from external perturbations (decoherence), which tend to suppress the quantum advantage?
Making a system robust and stable to the influence of external perturbations is one of the core problems in control engineering. The goal of this project is to address the above question from the angle of control systems. The fundamental and scientific ambition is to elaborate theoretical control methods to analyse and design feedback schemes for protecting and stabilizing quantum information. Q-Feedback develops mathematical methods to harness the inherently stochastic aspects of quantum measurements. Relying on the development of original mathematical perturbation techniques specific to open quantum systems, Q-Feedback proposes a new hierarchical strategy for quantum feedback modeling, design and analysis.
The building block of a quantum machine is the quantum bit (qubit), a system which can adopt two quantum states. Despite major progress, qubits remain fragile and lose their quantum properties before a meaningful task can be accomplished. For this reason, a qubit must be both protected against external perturbations, and manipulated to perform a task. Today, no such qubit has been built. In collaboration with experimentalists, the practical ambition is to design, relying on the control tools developed here, qubits readily integrable in a quantum processing unit. The physical platform will be Josephson superconducting circuits. Q-Feedback is expected to demonstrate the crucial role of control engineering in emerging quantum technologies.
Dziedzina nauki
- engineering and technologyelectrical engineering, electronic engineering, information engineeringelectronic engineeringcontrol systems
- natural sciencesphysical sciencesquantum physics
- engineering and technologyelectrical engineering, electronic engineering, information engineeringelectronic engineeringcomputer hardwarequantum computers
- engineering and technologyelectrical engineering, electronic engineering, information engineeringelectronic engineeringcontrol engineering
- natural sciencesphysical scienceselectromagnetism and electronicssuperconductivity
Słowa kluczowe
Program(-y)
Temat(-y)
System finansowania
ERC-ADG - Advanced GrantInstytucja przyjmująca
75272 Paris
Francja