Titelaufnahme

Titel
Optimal control of open quantum systems / Robert Roloff
Verfasser/ VerfasserinRoloff, Robert
Begutachter / BegutachterinPötz Walter ; Arrigoni Enrico
Erschienen2010
Umfang128 Bl. : graph. Darst.
HochschulschriftGraz, Univ., Diss., 2010
Anmerkung
Zsfassung in dt. Sprache
SpracheEnglisch
Bibl. ReferenzOeBB
DokumenttypDissertation
Schlagwörter (GND)Optimale Kontrolle / Quantenmechanisches System / Dissipatives System / Optimale Kontrolle / Quantenmechanisches System / Dissipatives System / Online-Publikation
URNurn:nbn:at:at-ubg:1-15727 Persistent Identifier (URN)
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Optimal control of open quantum systems [6.23 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Anwendung von "Optimaler Kontrolltheorie" (OCT) auf offene Quantensysteme - speziell mit Hinblick auf Festkörper-basierte Quanteninformations Prozessoren. Letztere sind typischerweise Nanostrukturen, welche mit außergewöhnlich genauen Methoden hergestellt, initialisiert, kontrolliert und gemessen werden müssen, sodass deren quantenmechanische Eigenschaften genutzt werden können. Festkörper-basierte Quantencomputer Architekturen zeichnen sich vor allem durch ihre gute Skalierbarkeit aus, was eine Grundvoraussetzung für die erfolgreiche Implementierung von effizienten Quanteninformations-Prozessoren darstellt.Die zwangsläufig bestehende Wechselwirkung mit der Festkörperumgebung kann zu einer Verminderung der Leistungsfähigkeit des Prozessors führen - die Abschirmung des Devices von seiner Umgebung stellt somit ein wichtiges Problem dar. Da die ungewollte Wechselwirkung die Nanostruktur über die selben Kanäle beeinflusst, welche auch zur Kontrolle des Prozessors genutzt werden, entspricht dies jedoch einer widersprüchlichen Anforderung. Ein Schließen dieser Kanäle würde zwar eine Reduktion der störenden Umgebungswechselwirkung zur Folge haben, jedoch mit einer Verminderung der Kontrollierbarkeit des Prozessors einhergehen.OCT kann nun dazu verwendet werden, die ungewollten Umgebungseffekte zu unterdrücken ohne einen Verlust der Kontrollierbarkeit in Kauf nehmen zu müssen. In unserem Fall wird OCT dazu eingesetzt, um Kontrollfelder zu bestimmen, welche eine gewünschte Dynamik im Quantenprozessor induzieren und zugleich den Einfluss der leistungsmindernden Wechselwirkung eliminieren.

Zusammenfassung (Englisch)

The present work deals with the application of Optimal Control Theory (OCT) to open quantum systems with a particular focus on solid-state quantum information processing devices. The latter are typically nanoscale structures that have to be manufactured, prepared, controlled and measured with an extraordinary degree of precision so that their quantum properties can be harnessed. Because array scalability is one of the main advantages of solid-state qubit realizations, they distinguish themselves as promising candidates for the implementation of efficient quantum information processors.However, these devices usually interact with a solid-state environment that may lead to adverse effects regarding their performance. Therefore, isolation of the nanostructure from its environment poses an important problem. This corresponds to a somewhat contradictory requirement since unwanted interactions can affect the quantum system by the same channels that are used to control the qubit. Closing these channels would lead to a reduction in the sensitivity with respect to environmental interactions but would result in a loss of controllability of the processor as well.OCT can be used to eliminate or decrease some of these unwanted effects without restricting the controllability of the quantum system. In our case, OCT is employed in order to identify control fields that lead to a predetermined dynamics of the processor and that, at the same time, minimize the impact of performance-limiting interactions.