Kredit:Pixabay/CC0 Public Domain
En av hörnstenarna i implementeringen av kvantteknologi är skapandet och manipuleringen av formen på yttre fält som kan optimera prestanda hos kvantenheter. Känd som kvantoptimal kontroll, denna uppsättning metoder omfattar ett område som snabbt har utvecklats och expanderat under de senaste åren.
En ny recension publicerad i EPJ Quantum Technology och författad av Christiane P. Koch, Dahlem Center for Complex Quantum Systems och Fachbereich Physik, Freie Universität Berlin tillsammans med kollegor från hela Europa bedömer de senaste framstegen i förståelsen av kontrollerbarheten hos kvantsystem samt tillämpningen av kvantkontroll på kvantteknologier . Som sådan lägger den ut en potentiell färdplan för framtida teknik.
Även om kvantoptimal kontroll bygger på konventionell kontrollteori som omfattar gränssnittet mellan tillämpad matematik, teknik och fysik, måste den också ta hänsyn till kvantfysikens egenheter och kontraintuitiva natur.
Detta inkluderar superposition, konceptet att ett kvantsystem kan existera i flera tillstånd samtidigt, en av nycklarna till den avancerade beräkningskraften hos maskiner som förlitar sig på kvantbitar — eller qubits.
I slutändan är huvudmålet med kvantoptimal kontroll att få framväxande kvantteknologier att fungera optimalt och nå fysiska gränser.
"Varje enhetsarkitektur kommer med specifika gränser men dessa gränser uppnås ofta inte med mer traditionella sätt att använda enheten", säger Koch. "Att använda pulsformning kan pressa enheterna till de gränser när det gäller noggrannhet eller driftshastighet som är fundamentalt möjlig."
Författarna till denna översikt överväger faktorer inom disciplinen inklusive i vilken utsträckning ett kvantsystem kan etableras, kontrolleras och observeras utan att få denna superposition att kollapsa, något som allvarligt försvårar stabiliteten hos kvantdatorer.
Granskningen tyder också på att precis som konventionella ingenjörer har ett kontrollteoretisk ramverk att förlita sig på, kan utbildningen av framtida "kvantingenjörer" kräva ett liknande ramverk som ännu inte har utvecklats.
Ett kvantsystem som förenar teori och experiment är ett av de aktuella forskningsmålen inom området där författarna påpekar att detta också kommer att ligga till grund för utvecklingen av optimala kontrollstrategier.
Förutom att bedöma de senaste framstegen mot detta mål, lägger teamet upp några av de vägspärrar som kan ligga framför fältet. Vägspärrar som kommer att behöva övervinnas om en kvantteknologisk framtid ska manifesteras. + Utforska vidare
