Descrizione del progetto
Fare luce sui nuovi fenomeni fisici della materia quantistica fuori equilibrio
La materia quantistica si riferisce a stati della materia in cui la fisica quantistica opera su scala microscopica per produrre fenomeni esotici che non hanno alcuna somiglianza con il mondo macroscopico. La realizzazione di nuove fasi della materia e la costruzione di computer quantistici affidabili si basano sulla capacità di manipolare tale materia quantistica con elevata precisione. Il progetto PHASEQUANTROL, finanziato dall’UE, getterà nuova luce sui fenomeni fisici osservati di recente che sono comuni anche ai sistemi macroscopici: fasi vetrose della materia e rottura spontanea della simmetria. La ricerca proposta richiede un livello di sinergia senza precedenti tra le diverse discipline: apprendimento per rinforzo, controllo ottimale, fisica della materia condensata e meccanica statistica. La ricerca affronterà questioni che possono sembrare non correlate per far progredire la nostra comprensione delle dinamiche dei sistemi quantistici a molti corpi fuori equilibrio.
Obiettivo
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.
Campo scientifico (EuroSciVoc)
CORDIS classifica i progetti con EuroSciVoc, una tassonomia multilingue dei campi scientifici, attraverso un processo semi-automatico basato su tecniche NLP. Cfr.: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
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- scienze naturaliscienze fisichefisica della materia condensata
- scienze naturaliscienze fisichefisica quantistica
- scienze naturaliinformatica e scienze dell'informazioneintelligenza artificialeapprendimento automaticoapprendimento per rinforzo
- ingegneria e tecnologiaingegneria elettrica, ingegneria elettronica, ingegneria informaticaingegneria elettronicahardwarecomputer quantistici
- scienze naturaliscienze fisichemeccanica classicameccanica statistica
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Invito a presentare proposte
(si apre in una nuova finestra) H2020-MSCA-IF-2019
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MSCA-IF -Coordinatore
1504 Sofia
Bulgaria