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Uno dei capisaldi dell'implementazione della tecnologia quantistica è la creazione e la manipolazione della forma dei campi esterni in grado di ottimizzare le prestazioni dei dispositivi quantistici. Conosciuto come controllo ottimale quantistico, questo insieme di metodi comprende un campo che si è evoluto e ampliato rapidamente negli ultimi anni.
Un nuovo documento di revisione pubblicato su EPJ Quantum Technology e scritto da Christiane P. Koch, Dahlem Center for Complex Quantum Systems e Fachbereich Physik, Freie Universität Berlin insieme a colleghi di tutta Europa valuta i recenti progressi nella comprensione della controllabilità dei sistemi quantistici e nell'applicazione del controllo quantistico alle tecnologie quantistiche . In quanto tale, delinea una potenziale tabella di marcia per la tecnologia futura.
Sebbene il controllo ottimale quantistico si basi sulla teoria del controllo convenzionale che comprende l'interfaccia tra matematica applicata, ingegneria e fisica, deve anche tenere conto delle stranezze e della natura contro-intuitiva della fisica quantistica.
Ciò include la sovrapposizione, il concetto che un sistema quantistico può esistere in più stati contemporaneamente, una delle chiavi della potenza di calcolo avanzata delle macchine che si basano su bit quantistici — o qubit.
In definitiva, l'obiettivo principale del controllo quantistico ottimale è far sì che le tecnologie quantistiche emergenti funzionino alle loro prestazioni ottimali e raggiungano i limiti fisici.
"Ogni architettura del dispositivo ha limiti specifici, ma questi limiti spesso non vengono raggiunti da modi più tradizionali di utilizzare il dispositivo", afferma Koch. "L'utilizzo del modellamento dell'impulso può spingere i dispositivi ai limiti in termini di precisione o velocità operativa che è fondamentalmente possibile."
Gli autori di questa recensione considerano i fattori della disciplina, inclusa la misura in cui un sistema quantistico può essere stabilito, controllato e osservato senza causare il collasso di questa sovrapposizione, cosa che ostacola seriamente la stabilità dei computer quantistici.
La revisione suggerisce anche che, proprio come gli ingegneri convenzionali hanno una struttura teorica di controllo su cui fare affidamento, la formazione dei futuri "ingegneri quantistici" potrebbe richiedere una struttura simile che deve ancora essere sviluppata.
Un sistema quantistico che unifichi teoria ed esperimento è uno degli attuali obiettivi di ricerca del campo con gli autori che sottolineano che questo costituirà anche la base per lo sviluppo di strategie di controllo ottimali.
Oltre a valutare i recenti progressi verso questo obiettivo, la squadra ha delineato alcuni dei blocchi stradali che potrebbero esserci davanti al campo. Blocchi stradali che dovranno essere superati se si vuole manifestare un futuro tecnologico quantistico. + Esplora ulteriormente
