L'une des pierres angulaires de la mise en œuvre de la technologie quantique est la création et la manipulation de la forme des champs externes qui peuvent optimiser les performances des dispositifs quantiques. Connu sous le nom de commande optimale quantique, cet ensemble de méthodes comprend un domaine qui a rapidement évolué et s'est étendu au cours des dernières années.

Un nouvel article de synthèse publié dans EPJ Quantum Technology et rédigé par Christiane P. Koch, Dahlem Center for Complex Quantum Systems et Fachbereich Physik, Freie Universität Berlin avec des collègues de toute l'Europe évalue les progrès récents dans la compréhension de la contrôlabilité des systèmes quantiques ainsi que l'application du contrôle quantique aux technologies quantiques . En tant que tel, il présente une feuille de route potentielle pour les technologies futures.

Bien que le contrôle optimal quantique s'appuie sur la théorie du contrôle conventionnel englobant l'interface des mathématiques appliquées, de l'ingénierie et de la physique, il doit également tenir compte des bizarreries et de la nature contre-intuitive de la physique quantique.

Cela inclut la superposition, le concept selon lequel un système quantique peut exister dans plusieurs états à la fois, l'une des clés de la puissance de calcul avancée des machines qui reposent sur des bits quantiques ou des qubits.

En fin de compte, l'objectif principal du contrôle quantique optimal est de faire en sorte que les technologies quantiques émergentes fonctionnent à leurs performances optimales et atteignent leurs limites physiques.

"Chaque architecture d'appareil est associée à des limites spécifiques, mais ces limites ne sont souvent pas atteintes par des méthodes plus traditionnelles d'utilisation de l'appareil", déclare Koch. "L'utilisation de la mise en forme des impulsions peut pousser les appareils aux limites en termes de précision ou de vitesse de fonctionnement qui sont fondamentalement possibles."

Les auteurs de cette revue examinent des facteurs de la discipline, notamment la mesure dans laquelle un système quantique peut être établi, contrôlé et observé sans provoquer l'effondrement de cette superposition, ce qui entrave sérieusement la stabilité des ordinateurs quantiques.

L'examen suggère également que, tout comme les ingénieurs conventionnels ont un cadre théorique de contrôle sur lequel s'appuyer, la formation des futurs "ingénieurs quantiques" peut nécessiter un cadre similaire qui reste à développer.

Un système quantique qui unifie la théorie et l'expérience est l'un des objectifs de recherche actuels du domaine, les auteurs soulignant que cela constituera également la base du développement de stratégies de contrôle optimales.

En plus d'évaluer les progrès récents vers cet objectif, l'équipe a exposé certains des obstacles qui pourraient se présenter sur le terrain. Des obstacles qui devront être surmontés si un avenir technologique quantique doit se manifester. + Explorer plus loin

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