Skip to main content
European Commission logo print header

Measurement-based dynamic control of mesoscopic many-body systems

Opis projektu

Rewolucja w dziedzinie kontroli kwantowej

Kontrola kwantowa to pojęcie kompleksowo opisujące ambitne ramy dynamiki sterowania, począwszy od stanów początkowych, a skończywszy na dowolnie określonych stanach końcowych. Większość ogólnych schematów kontroli kwantowej ograniczały do tej pory wysokie wymagania dotyczące możliwości kontrolowania układu hamiltonowskiego lub zestawu operatorów pomiarowych, utrudniając skuteczną realizację tych schematów w wielu realistycznych scenariuszach. Celem finansowanego przez Europejską Radę ds. Badań Naukowych projektu MECTRL jest pokonanie tych ograniczeń i zwiększenie skuteczności oraz niezawodności kontroli kwantowej wielu ciał. Zespół projektu wykorzysta połączenie stałej ewolucji czasowej wielu ciał i precyzyjnej wiedzy o kwantowym oddziaływaniu wstecznym w celu zaprojektowania dynamiki w wystarczająco małych, ale interesujących układach wielu ciał. Projekt będzie próbą opracowania komputerowych algorytmów optymalizacyjnych nowej generacji o wyższym poziomie poznania.

Cel

Quantum control is an ambitious framework for steering dynamics from initial states to arbitrary desired final states. It has over the past decade been used extensively with immense success for control of low- dimensional systems in as varied fields as molecular dynamics and quantum computation. Only recently have efforts been initiated to extend this to higher-dimensional many-body systems. Most generic quantum control schemes to date, however, put quite heavy requirements on the controllability of either the system Hamiltonian or a set of measurement operators. This will in many realistic scenarios prohibit an efficient realization.

Within this proposal, I will develop a new quantum control scheme, which is minimalistic on system requirements and therefore ideally suited for the efficient and reliable optimization of many-body control problems. The fundamentally new ingredient is the total quantum evolution dictated by a combination of fixed many-body time evolution and the precise knowledge of the quantum back-action due to repeated quantum non-destruction (QND) measurements of a single projection operator.
The main focus of this proposal is theoretical and experimental quantum engineering of the dynamics in systems, which are sufficiently small to calculate the measurement back-action exactly and sufficiently large to have interesting many-body properties.
Recent experimental advances in single site manipulation of bosons in optical lattices have enabled the high fidelity preparation exactly such mesoscopic samples of atoms (5-50). This forms an ideal starting point for many-body quantum control, and we will i.a. demonstrate engineering of quantum phase transitions and preparation of highly non-classical Schödinger cat states.

Finally, using the results from an online graphical interface allowing users of the internet to solve quantum problems we will attempt to build next-generation optimization computer algorithms with a higher level of cognition built in.

System finansowania

ERC-STG - Starting Grant

Koordynator

AARHUS UNIVERSITET
Wkład UE netto
€ 1 499 406,00
Adres
Nordre ringgade 1
8000 Aarhus c
Dania

Zobacz na mapie

Region
Danmark Midtjylland Østjylland
Rodzaj działalności
Higher or Secondary Education Establishments
Linki
Koszt całkowity
€ 1 499 406,00

Beneficjenci (1)