Kvanttihallinta

Kvanttihallinta on kvanttijärjestelmien tilojen ja niiden evoluution hallintaa ulkoisilla ohjauskentillä sekä pulssien avulla. Tavoitteena on saavuttaa haluttu tila tai operaation korkea fideliteetti sekä minimoida virheet ja kustannukset ottaen huomioon ympäristön kohinan aiheuttama dekoherenssi. Hallinta voidaan toteuttaa avoimella silmukalla (open-loop), jolloin pulssit suunnitellaan etukäteen, tai suljennetulla silmukalla (closed-loop), jossa mittausten kautta saa palautetta ja ohjausta säädetään reaaliaikaisesti.

Koherentti hallinta pyrkii muokkaamaan järjestelmän tilaa mahdollisimman vähän mittauksiin kohdistuvan häiriön vaikutuksesta, kun taas mittausperusteinen palaute hyödyntää mittaustuloksia ohjauksessa. Kvanttihallinnan teoreettinen perusta koostuu ajallisesti riippuvien Schrödingerin tai Lindbladin masterin yhtälöiden ratkaisemisesta sekä kontrollin optimoinnista.

Keskeisiä menetelmiä ovat optimaalinen hallinta (esim. GRAPE, Krotov) sekä muut tekniikat kuten CRAB. Lisäksi kehitetään nopeutetun adiabatisoitumisen ja robustien kontrollien menetelmiä sekä rajapintoihin perustuvia strategioita.

Sovelluksia ovat kvanttilaskenta, kvanttisimulointi ja kvantsensorointi sekä kvanttipiireihin liittyvä ohjaus. Yleisimmät järjestelmät ovat suprajohtavat qubitit, ionikennot, NV-keskukset sekä kvanttipisteet. Kvanttihallinta on keskeinen osa virheiden vähentämistä, nopeampia operaatioita ja skaalautuvaa kehitystä nykyaikaisissa kvanttiteknologioissa.