Optimal kontroll av en supraledande bosonisk kvantdator under påverkan från störningar

Forskningsprojekt, 2026 – 2030

Kvantdatorer är maskiner som kan lösa problem långt utom räckhåll för dagens superdatorer. De utlovar genombrott i medicin, materialvetenskap och artificiell intelligens. I den globala kapplöpningen för att bygga dem gör Sverige signifikanta bidrag genom Wallenberg centrum för kvantteknik (WACQT), med bas på Chalmers tekniska högskola. Här utvecklar forskare kvantdatorer baserade på supraledande kretsar, pyttesmå elektriska system nerkylda till nära noll kelvin.Ett lovande tillvägagångsätt är så kallade bosoniska kvantdatorer, kvantdatorer som bygger på vibrerande mikrovågsfält (så kallade bosoniska moder) i stället för qubitar. Denna metod erbjuder ett kraftfullt sätt att lagra och manipulera information och skulle kunna korrigera fel mer effektivt än traditionella, qubitbaserade system. Metodens potential begränsas dock av två utmaningar: störningar från miljön (känt som dekoherens) och kontrollfel från suboptimala mikrovågspulser.Detta projekt tar sig an båda utmaningarna. Först kommer jag utveckla en matematisk metod för att förutsäga hur mycket kvantoperationer påverkas av dekoherens. Detta kommer hjälpa experimentella grupper att uppskatta hur länge kvantoperationerna kan köras innan dekoherens felen blir för stora. Därefter kommer jag undersöka smartare kontrollstrategier, inkluderat maskininlärning, för att finjustera mikrovågspulserna som används för att driva kvantoperationerna för att göra de mer robusta och pålitliga.Detta projekt är nära kopplat till Chalmers arbete för att bygga ett nytt kvantchip med flera kopplade bosoniska moder. Min forskning kommer direkt bidra till designen och styrningen av denna nästa generations hårdvara. Resultaten kommer stötta både teoretiker och experimentalister som jobbar med bosonisk kvantinformation.