Teoria de controle ótimo aplicada a sistemas quânticos abertos

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2023
Autor(a) principal: Fernandes, Marllos Eustáquio Fonseca
Orientador(a): Castelano, Leonardo Kleber lattes
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal de São Carlos
Câmpus São Carlos
Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Física - PPGF
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Inglês:
Quantum computing
Entanglement
Teleportation
Optimal control
Krotov method
Adiabatic theorem
Dissipation
Área do conhecimento CNPq:
CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA::FISICA GERAL
Link de acesso: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/19271
Resumo: This thesis, grounded in the field of quantum computing, explores diverse and crucial topics for the advancement of this area. Firstly, we introduce an innovative "double-bang" solution using optimal control theory for state preparation in the context of quantum teleportation. Combined with the adiabatic door teleportation protocol, this approach provides an experimentally viable way for the implementation of universal quantum computing. Subsequently, we shift our focus to adiabatic quantum computing, revealing the robustness of the adiabatic entanglement protocol to noise and proposing enhancements to the teleportation protocol through the inclusion of local control fields. Collectively, these studies contribute to the progress of quantum computing, offering practical insights for future implementations in Noisy Intermediate-Scale Quantum (NISQ) devices. Finally, we apply the Krotov method to find optimized controls in open quantum systems, highlighting the effectiveness of non-unitary optimization in state preparation, although unitary optimization often proves equivalent in the implementation of quantum gates.
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Combined with the adiabatic door teleportation protocol, this approach provides an experimentally viable way for the implementation of universal quantum computing. Subsequently, we shift our focus to adiabatic quantum computing, revealing the robustness of the adiabatic entanglement protocol to noise and proposing enhancements to the teleportation protocol through the inclusion of local control fields. Collectively, these studies contribute to the progress of quantum computing, offering practical insights for future implementations in Noisy Intermediate-Scale Quantum (NISQ) devices. Finally, we apply the Krotov method to find optimized controls in open quantum systems, highlighting the effectiveness of non-unitary optimization in state preparation, although unitary optimization often proves equivalent in the implementation of quantum gates.Esta tese, fundamentada na área da computação quântica, explora tópicos diversos e cruciais para o avanço desta área. Primeiramente, introduzimos uma inovadora solução de "double-bang" usando a teoria do controle ótimo para a preparação de estados no contexto do teletransporte quântico. Combinada ao protocolo de teletransporte por porta adiabática, essa abordagem oferece uma maneira experimentalmente viável para a implementação da computação quântica universal. Em seguida, direcionamos nosso foco para a computação quântica adiabática, revelando a robustez do protocolo de emaranhamento adiabático ao ruído e propondo melhorias para o protocolo de teletransporte através da inclusão de campos de controle locais. Em conjunto, esses estudos oferecem contribuições para o avanço da computação quântica, proporcionando perspectivas práticas para futuras implementações em dispositivos NISQ (Noisy Intermediate-Scale Quantum). Por fim, aplicamos o método de Krotov para encontrar controles otimizados em sistemas quânticos abertos, destacando a eficácia da otimização não unitária na preparação de estados, embora a otimização unitária muitas vezes se equipare na implementação de portas quânticas.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)porUniversidade Federal de São CarlosCâmpus São CarlosPrograma de Pós-Graduação em Física - PPGFUFSCarAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessQuantum computingEntanglementTeleportationOptimal controlKrotov methodAdiabatic theoremDissipationCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA::FISICA GERALTeoria de controle ótimo aplicada a sistemas quânticos abertosOptimal control theory applied to open quantum systemsinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisreponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARORIGINALtese_doutorado.pdftese_doutorado.pdfapplication/pdf1665737https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/7b6c6c3c-3a69-4db8-8818-1ccf15bbe99e/download78fcf555b2303ae329e74d60d5c388d6MD51trueAnonymousREADCC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8810https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/626c61df-5de4-4f38-81b5-6c29e52de0f4/downloadf337d95da1fce0a22c77480e5e9a7aecMD52falseAnonymousREADTEXTtese_doutorado.pdf.txttese_doutorado.pdf.txtExtracted texttext/plain193645https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/68ce47f6-edcb-4cd5-b96d-ed24462066ae/download97f9feb00a0e5cc11323bf7bbec04e2bMD53falseAnonymousREADTHUMBNAILtese_doutorado.pdf.jpgtese_doutorado.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg6178https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/9b76e093-276c-495c-b3ac-e6d695f723d5/download1e4fc92ea0033d2bc9c92c754d06019cMD54falseAnonymousREAD20.500.14289/192712025-02-06 01:20:45.55http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilopen.accessoai:repositorio.ufscar.br:20.500.14289/19271https://repositorio.ufscar.brRepositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestrepositorio.sibi@ufscar.bropendoar:43222025-02-06T04:20:45Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false
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