Skip to main content
Aller à la page d’accueil de la Commission européenne (s’ouvre dans une nouvelle fenêtre)
français fr
CORDIS - Résultats de la recherche de l’UE
CORDIS

Phase Transitions of Quantum Control

Description du projet

Expliquer les nouveaux phénomènes physiques de la matière quantique hors équilibre

La matière quantique fait référence aux états de la matière où la physique quantique agit à des échelles microscopiques pour produire des phénomènes exotiques qui n’ont rien de similaire au monde macroscopique. Réaliser de nouvelles phases de matière et créer des ordinateurs quantiques fiables repose sur la capacité à manipuler cette matière quantique de manière très précise. Le projet PHASEQUANTROL, financé par l’UE, apportera un nouvel éclairage sur des phénomènes physiques récemment observés qui sont également communs aux systèmes macroscopiques: phases vitreuses de la matière et rupture spontanée de symétrie. La recherche proposée demande un niveau inédit de synergie entre différentes disciplines – apprentissage par renforcement, contrôle optimal, physique de la matière condensée et mécanique statistique. La recherche abordera des problèmes qui peuvent sembler sans rapport pour nous aider à mieux comprendre la dynamique des systèmes quantiques à N corps hors équilibre.

Objectif

A particularly useful application of out-of-equilibrium quantum dynamics is the control of quantum matter. High-precision quantum control defines a cutting edge frontier in developing quantum technology: high-fidelity preparation of target states with prescribed properties, experimental studies of novel phases of matter, and reliable quantum computing depend upon our ability to manipulate quantum systems. Recently, it was discovered that optimal quantum control exhibits continuous and discontinuous phase transitions familiar from macroscopic systems: correlated/glassy phases and spontaneous symmetry breaking appear also in the optimization landscape. Despite this progress, much of the physics of this new phenomenon remains unknown.

The objectives of this project are to:
(1) develop theoretical understanding for phase transitions in the optimization landscapes of nonequilibrium quantum control problems, such as quantum state preparation and entanglement reduction;
(2) create a new perspective on quantum many-body control and longstanding optimization problems in many-body physics by investigating the correlations between local minima of the control landscape;
(3) reveal limitations of reinforcement learning and optimal control algorithms in correlated optimization landscapes.
This unconventional approach to quantum control will allow us to quantify the complexity of nonequilibrium control tasks in terms of properties of the underlying phases of control. We will identify common traits in the space of almost-optimal solutions, and use them to investigate features of the controlled physical systems.

The proposed research opens up a new frontier which can point to a mutually beneficial synergy between reinforcement learning, optimal control, condensed matter physics and statistical mechanics. It combines hitherto unrelated concepts to advance our understanding of nonequilibrium quantum many-body dynamics, with applications in ultracold atoms and trapped ions.

Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

MSCA-IF - Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowships (IF)

Voir tous les projets financés dans le cadre de ce programme de financement

Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) H2020-MSCA-IF-2019

Voir tous les projets financés au titre de cet appel

Coordinateur

SOFIA UNIVERSITY ST KLIMENT OHRIDSKI
Contribution nette de l'UE
€ 121 814,40
Adresse
BUL TZAR OSVOBODITEL 15
1504 Sofia
Bulgarie
Région
Югозападна и Южна централна България Югозападен София (столица)
Type d’activité
Higher or Secondary Education Establishments
Liens
Coût total
€ 121 814,40