FET: Small: An Integrated Framework for the Optimal Control of Open Quantum Systems --- Theory, Quantum Algorithms, and Applications

FET:小型:开放量子系统最优控制的集成框架 --- 理论、量子算法和应用

基本信息

  • 批准号:
    2312456
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 60万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2023
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2023-10-01 至 2026-09-30
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Numerous emerging applications in the fields of computer science, material science, chemical engineering, and quantum biology rely extensively on harnessing the quantum properties exhibited by underlying physical systems. These properties can be fine-tuned and optimized through control variables, typically achieved by manipulating external fields. However, due to the substantial dimensionality of quantum systems and their continuous interactions with the environment, determining the optimal control variables through direct computer simulations has posed a significant and unresolved challenge. The primary objective of this project is to establish a comprehensive mathematical framework that effectively characterizes the dynamics of quantum systems in the presence of environmental noise. By developing this mathematical description, the investigators aim to pave the way for the construction of efficient quantum algorithms capable of obtaining the optimal control parameters for such systems.In addition to conducting rigorous theoretical analyses to ensure model accuracy and evaluate the complexity of algorithms, this project places a significant emphasis on the development of efficient quantum algorithms specifically tailored for simulating open quantum systems in non-Markovian regimes. In such regimes, the interactions between the quantum system and its environment occur on comparable time scales, resulting in intricate dynamics that necessitate novel mathematical descriptions. By focusing on this aspect, the investigators aim to address the challenges posed by realistic scenarios where the influence of the environment on the quantum system cannot be treated as a simple Markovian process. Furthermore, a crucial aspect of this project centers around the design and implementation of quantum algorithms capable of accurately estimating the gradient of objective functions. This is achieved by carefully calibrating the statistics of the measurement noise, which plays a pivotal role in the complexity of the optimization procedure. The project involves active undergraduate student mentoring to pursue careers in science and research.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.
计算机科学、材料科学、化学工程和量子生物学等领域的许多新兴应用都广泛依赖于利用底层物理系统所表现出的量子特性。这些属性可以通过控制变量进行微调和优化,通常通过操纵外部字段来实现。然而,由于量子系统的大量维度及其与环境的持续相互作用,通过直接计算机模拟确定最优控制变量提出了一个重大且未解决的挑战。该项目的主要目标是建立一个全面的数学框架,有效地表征存在环境噪声的量子系统的动力学。通过发展这种数学描述,研究人员的目标是为构建能够获得此类系统最佳控制参数的高效量子算法铺平道路。除了进行严格的理论分析以确保模型准确性和评估算法的复杂性外,该项目还非常重视开发专门用于模拟非马尔可夫状态下开放量子系统的高效量子算法。在这种情况下,量子系统与其环境之间的相互作用发生在可比较的时间尺度上,导致复杂的动力学,需要新颖的数学描述。通过关注这方面,研究人员旨在解决现实场景所带来的挑战,其中环境对量子系统的影响不能被视为简单的马尔可夫过程。此外,该项目的一个关键方面围绕着能够准确估计目标函数梯度的量子算法的设计和实现。这是通过仔细校准测量噪声的统计数据来实现的,这在优化过程的复杂性中起着关键作用。该项目包括积极指导本科生从事科学和研究工作。该奖项反映了美国国家科学基金会的法定使命,并通过使用基金会的知识价值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 }}

Chunhao Wang其他文献

Preparation of pyrolysis gas and activated carbon from tobacco stem
烟梗热解气和活性炭的制备
Quantum-Inspired Sublinear Algorithm for Solving Low-Rank Semidefinite Programming
用于求解低秩半定规划的量子次线性算法
Catalytic performance of potassium in lignocellulosic biomass pyrolysis based on an optimized three-parallel distributed activation energy model
基于优化三并联分布式活化能模型的钾在木质纤维素生物质热解中的催化性能
  • DOI:
    10.1016/j.biortech.2019.02.118
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
  • 影响因子:
    11.4
  • 作者:
    Chunhao Wang;Liqing Li;Zheng Zeng;Xiang Xu;Xiancheng Ma;Ruofei Chen;Changqing Su
  • 通讯作者:
    Changqing Su
4D-MRI in Radiotherapy
4D-MRI 在放射治疗中的应用
  • DOI:
    10.5772/intechopen.84592
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.5
  • 作者:
    Chunhao Wang;F. Yin
  • 通讯作者:
    F. Yin
Lung Cancer Screening in Clinical Practice: A 5-Year Review of Frequency and Predictors of Lung Cancer in the Screened Population
临床实践中的肺癌筛查:对筛查人群中肺癌发生频率及预测因素的5年回顾
  • DOI:
    10.1016/j.jacr.2023.05.027
  • 发表时间:
    2024-05-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    5.100
  • 作者:
    Kyle J. Lafata;Charlotte Read;Betty C. Tong;Tomi Akinyemiju;Chunhao Wang;Marcelo Cerullo;Tina D. Tailor
  • 通讯作者:
    Tina D. Tailor

Chunhao Wang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('Chunhao Wang', 18)}}的其他基金

CAREER: New Frontiers in Continuous-time Open Quantum Systems
职业:连续时间开放量子系统的新领域
  • 批准号:
    2238766
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 60万
  • 项目类别:
    Continuing Grant

相似国自然基金

昼夜节律性small RNA在血斑形成时间推断中的法医学应用研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2024
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
tRNA-derived small RNA上调YBX1/CCL5通路参与硼替佐米诱导慢性疼痛的机制研究
  • 批准号:
    n/a
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    10.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
Small RNA调控I-F型CRISPR-Cas适应性免疫性的应答及分子机制
  • 批准号:
    32000033
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    24.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
Small RNAs调控解淀粉芽胞杆菌FZB42生防功能的机制研究
  • 批准号:
    31972324
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    58.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
变异链球菌small RNAs连接LuxS密度感应与生物膜形成的机制研究
  • 批准号:
    81900988
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    21.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
肠道细菌关键small RNAs在克罗恩病发生发展中的功能和作用机制
  • 批准号:
    31870821
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    56.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于small RNA 测序技术解析鸽分泌鸽乳的分子机制
  • 批准号:
    31802058
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    26.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
Small RNA介导的DNA甲基化调控的水稻草矮病毒致病机制
  • 批准号:
    31772128
  • 批准年份:
    2017
  • 资助金额:
    60.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于small RNA-seq的针灸治疗桥本甲状腺炎的免疫调控机制研究
  • 批准号:
    81704176
  • 批准年份:
    2017
  • 资助金额:
    20.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
水稻OsSGS3与OsHEN1调控small RNAs合成及其对抗病性的调节
  • 批准号:
    91640114
  • 批准年份:
    2016
  • 资助金额:
    85.0 万元
  • 项目类别:
    重大研究计划

相似海外基金

Collaborative Research: NSF-AoF: CIF: Small: AI-assisted Waveform and Beamforming Design for Integrated Sensing and Communication
合作研究:NSF-AoF:CIF:小型:用于集成传感和通信的人工智能辅助波形和波束成形设计
  • 批准号:
    2326622
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 60万
  • 项目类别:
    Standard Grant
SHF: Small: Semi-supervised Learning for Design and Quality Assurance of Integrated Circuits
SHF:小型:集成电路设计和质量保证的半监督学习
  • 批准号:
    2334380
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 60万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: NSF-AoF: CIF: Small: AI-assisted Waveform and Beamforming Design for Integrated Sensing and Communication
合作研究:NSF-AoF:CIF:小型:用于集成传感和通信的人工智能辅助波形和波束成形设计
  • 批准号:
    2326621
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 60万
  • 项目类别:
    Standard Grant
CC* Integration-Small: M2- NET: An Integrated Access and Backhaul Millimeter-wave Wireless Network for Campus Connectivity and Research
CC* Integration-Small:M2-NET:用于校园连接和研究的集成接入和回程毫米波无线网络
  • 批准号:
    2346621
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 60万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Integrated fragment-based phenotypic screening and chemoproteomics for identification of novel small cell lung cancer-specific targets
基于片段的表型筛选和化学蛋白质组学相结合,用于鉴定新型小细胞肺癌特异性靶标
  • 批准号:
    10577507
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 60万
  • 项目类别:
SHF: Small: Testing and Design-for-Test Techniques for Monolithic 3D Integrated Circuits
SHF:小型:单片 3D 集成电路的测试和测试设计技术
  • 批准号:
    2309822
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 60万
  • 项目类别:
    Standard Grant
SHF: Small: Explainable Machine Learning for Better Design of Very Large Scale Integrated Circuits
SHF:小:可解释的机器学习,用于更好地设计超大规模集成电路
  • 批准号:
    2322713
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 60万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Development of hybrid thermal model for small bodies integrated shape and roughness models
开发小型物体集成形状和粗糙度模型的混合热模型
  • 批准号:
    23K03478
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 60万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Integrated blood and radiomic subtyping to guide immunotherapy treatment selection and early response assessment in metastatic non-small cell lung cancer
综合血液和放射组学亚型,指导转移性非小细胞肺癌的免疫治疗选择和早期反应评估
  • 批准号:
    10734127
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 60万
  • 项目类别:
Collaborative Research: CPS: Small: An Integrated Reactive and Proactive Adversarial Learning for Cyber-Physical-Human Systems
协作研究:CPS:小型:网络-物理-人类系统的集成反应式和主动式对抗学习
  • 批准号:
    2227153
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 60万
  • 项目类别:
    Standard Grant
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了