NSF-BSF: Fast Quantum Optimal Control on Exponentially Large Spaces

NSF-BSF:指数大空间的快速量子最优控制

基本信息

  • 批准号:
    2210374
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 40万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Continuing Grant
  • 财政年份:
    2022
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2022-09-01 至 2025-08-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Optimal control of quantum systems is essential to the development of quantum computing technologies and fundamental experiments. Finding optimal control schemes requires minimizing an objective function over an overwhelmingly large phase space. To overcome this challenge, current techniques simply search for an optimal scheme by heavily truncating the search space. However, this is known to overlook faster and higher fidelity solutions. The aim of this project is to theoretically develop and experimentally explore a novel approach for designing optimal control schemes of quantum systems. The success of this project will allow quantum physicists and engineers to design optimal control schemes better than those available today, thus enhancing the capabilities of existing quantum technologies and will boost development of high-fidelity quantum processors. In a broader sense, enhancing quantum computation capabilities will affect our ability to solve larger problems than currently possible in all areas of science and engineering. In addition, the work will provide training to graduate students who will be involved in all aspects of the project, including research, collaboration and the dissemination of results.The approach is based on a novel technique for calculating elements of exponentially-large matrices without the need to store prohibitive quantities of data. The team plans to further develop this technique and adjust it to the settings of quantum optimal control in overwhelmingly large Hilbert spaces. Such settings arise when coupling an atom or qubit to a Bosonic mode, and are common in leading quantum technology platforms, such as Ions, Cavity-QED, and superconducting circuits. Specifically in the latter, a promising hardware-efficient approach for quantum computing is to encode the quantum information in the vast space of Bosonic modes. Searching within such a large phase space may prove to be crucial for this approach; and the versatility of this platform may prove crucial to understanding the theoretical scheme in a realistic setting.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
量子系统的最优控制对于量子计算技术和基础实验的发展至关重要。寻找最优控制方案需要在一个非常大的相空间上最小化一个目标函数。为了克服这一挑战,目前的技术只是通过大量截断搜索空间来搜索最优方案。然而,众所周知,这忽略了更快、更高保真的解决方案。本项目的目的是从理论上发展和实验上探索一种设计量子系统最优控制方案的新方法。该项目的成功将使量子物理学家和工程师能够设计出比目前更好的最佳控制方案,从而增强现有量子技术的能力,并将推动高保真量子处理器的发展。在更广泛的意义上,增强量子计算能力将影响我们解决比目前科学和工程所有领域可能出现的更大问题的能力。此外,这项工作将为参与该项目所有方面的研究生提供培训,包括研究、合作和结果的传播。该方法基于一种新的技术,可以计算指数型大矩阵的元素,而不需要存储令人望而却步的数据量。该团队计划进一步开发这项技术,并将其调整为在绝大多数大型希尔伯特空间中进行量子最优控制的设置。这种设置是在原子或量子比特耦合到玻色子模式时出现的,在领先的量子技术平台中很常见,如离子、腔QED和超导电路。具体地说,在后者中,一种有前途的硬件高效的量子计算方法是在巨大的玻色子模式空间中对量子信息进行编码。在如此大的阶段空间内进行搜索可能被证明是这种方法的关键;该平台的多功能性可能被证明对于在现实环境中理解理论方案至关重要。该奖项反映了NSF的法定使命,并通过使用基金会的智力优势和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Amir Kalev其他文献

Prospects for NMR Spectral Prediction on Fault-Tolerant Quantum Computers
容错量子计算机的核磁共振谱预测前景
  • DOI:
  • 发表时间:
    2024
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    J. Elenewski;Christina M. Camara;Amir Kalev
  • 通讯作者:
    Amir Kalev

Amir Kalev的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Amir Kalev', 18)}}的其他基金

EAGER: QIA: A quantum algorithm for detecting quantum information leakage in qubit systems
EAGER:QIA:一种用于检测量子位系统中量子信息泄漏的量子算法
  • 批准号:
    2037300
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 40万
  • 项目类别:
    Standard Grant
FET: Small: Collaborative Research: Efficient and Robust Characterization of Quantum Systems
FET:小型:协作研究:量子系统的高效且稳健的表征
  • 批准号:
    2100794
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 40万
  • 项目类别:
    Standard Grant
EAGER: QSA: Solving Optimization Problems on NISQ Computers
EAGER:QSA:解决 NISQ 计算机上的优化问题
  • 批准号:
    2037301
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 40万
  • 项目类别:
    Standard Grant
FET: Small: Collaborative Research: Efficient and Robust Characterization of Quantum Systems
FET:小型:协作研究:量子系统的高效且稳健的表征
  • 批准号:
    1909141
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 40万
  • 项目类别:
    Standard Grant

相似国自然基金

枯草芽孢杆菌BSF01降解高效氯氰菊酯的种内群体感应机制研究
  • 批准号:
    31871988
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    59.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于掺硼直拉单晶硅片的Al-BSF和PERC太阳电池光衰及其抑制的基础研究
  • 批准号:
    61774171
  • 批准年份:
    2017
  • 资助金额:
    63.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
B细胞刺激因子-2(BSF-2)与自身免疫病的关系
  • 批准号:
    38870708
  • 批准年份:
    1988
  • 资助金额:
    3.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似海外基金

Collaborative Research: NSF-BSF: How cell adhesion molecules control neuronal circuit wiring: Binding affinities, binding availability and sub-cellular localization
合作研究:NSF-BSF:细胞粘附分子如何控制神经元电路布线:结合亲和力、结合可用性和亚细胞定位
  • 批准号:
    2321481
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 40万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Collaborative Research: NSF-BSF: How cell adhesion molecules control neuronal circuit wiring: Binding affinities, binding availability and sub-cellular localization
合作研究:NSF-BSF:细胞粘附分子如何控制神经元电路布线:结合亲和力、结合可用性和亚细胞定位
  • 批准号:
    2321480
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 40万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
NSF-BSF: Many-Body Physics of Quantum Computation
NSF-BSF:量子计算的多体物理学
  • 批准号:
    2338819
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 40万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Collaborative Research: NSF-BSF: Under Pressure: The evolution of guard cell turgor and the rise of the angiosperms
合作研究:NSF-BSF:压力之下:保卫细胞膨压的进化和被子植物的兴起
  • 批准号:
    2333889
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 40万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: NSF-BSF: Under Pressure: The evolution of guard cell turgor and the rise of the angiosperms
合作研究:NSF-BSF:压力之下:保卫细胞膨压的进化和被子植物的兴起
  • 批准号:
    2333888
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 40万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
NSF-BSF: Towards a Molecular Understanding of Dynamic Active Sites in Advanced Alkaline Water Oxidation Catalysts
NSF-BSF:高级碱性水氧化催化剂动态活性位点的分子理解
  • 批准号:
    2400195
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 40万
  • 项目类别:
    Standard Grant
NSF-BSF: Collaborative Research: Solids and reactive transport processes in sewer systems of the future: modeling and experimental investigation
NSF-BSF:合作研究:未来下水道系统中的固体和反应性输送过程:建模和实验研究
  • 批准号:
    2134594
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 40万
  • 项目类别:
    Standard Grant
NSF-BSF Combinatorial Set Theory and PCF
NSF-BSF 组合集合论和 PCF
  • 批准号:
    2400200
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 40万
  • 项目类别:
    Standard Grant
NSF-BSF: CDS&E: Tensor Train methods for Quantum Impurity Solvers
NSF-BSF:CDS
  • 批准号:
    2401159
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 40万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
NSF-BSF: Collaborative Research: AF: Small: Algorithmic Performance through History Independence
NSF-BSF:协作研究:AF:小型:通过历史独立性实现算法性能
  • 批准号:
    2420942
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 40万
  • 项目类别:
    Standard Grant
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了