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Informática cuántica y control cuántico

En 2009, Bernard Chazelle publicó un famoso artículo sobre algoritmos, "Natural Algorithms", en el que aplicaba técnicas de complejidad computacional a un modelo de teoría de control de bandadas de pájaros. Los métodos de la teoría del control (como las funciones de Lyapunov) habían demostrado que los modelos acababan convergiendo al equilibrio, pero no podían decir nada sobre la velocidad de convergencia. Chazelle obtuvo límites estrictos para la tasa de convergencia.

Inspirado por esto, tuve la idea de ver cómo aplicar la computación cuántica al control cuántico, o viceversa. Sin embargo, no llegué a ninguna parte, porque las situaciones no parecían análogas. Además, QComp parecía tener capacidad expresiva en espacios de Hilbert de dimensión finita, mientras que QControl me parecía fundamentalmente de dimensión infinita. Así que no veía la forma de avanzar.

Así que mi pregunta es: ¿parece ésta una dirección de investigación razonable, y simplemente no he entendido los tecnicismos lo suficientemente bien? ¿O son la teoría de control y el control cuántico campos fundamentalmente diferentes, que casualmente tienen nombres similares en inglés? ¿O existe una tercera posibilidad?

EDIT : No había pensado en esto desde hace unos años, y acabo de empezar a buscar en Google. He encontrado este estudio sobre el control cuántico que, a primera vista, parece responder a una de mis preguntas: que el control cuántico y la teoría de control tradicional son, en efecto, campos afines y utilizan algunas técnicas similares. No tengo ni idea de si existe una cuestión de investigación como el análisis del modelo BOIDS de Chazelle que se preste a técnicas de computación cuántica.

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thelsdj Puntos 3344

Bueno, obviamente no sé exactamente lo que intentabas, pero no es una dirección poco razonable. Desde luego, hay una cierta interacción entre las dos áreas. Muchas de las técnicas de bucle abierto que se han convertido en práctica habitual en la resonancia de espín (por ejemplo, pulsos de desacoplamiento como WAHUHA [Waugh, J.S., Huber, L.M., Haeberlen, U. (1968) Phys. Rev. Lett., 20, 180.], etc.) se basan exactamente en los mismos trucos de Suzuki-Trotter que ahora se utilizan en los algoritmos de simulación cuántica.

Además, se han obtenido buenos resultados de Steffen Glaser y otros sobre el control óptimo de los componentes básicos de la computación cuántica, incluidas algunas operaciones de muy alto nivel como la generación de estados de clúster (véase arXiv:0903.4066 ) y transferencia de estado (véase arXiv:0705.0378 ).

También existe una enorme literatura sobre cómo hacer que las cosas funcionen en los ordenadores cuánticos incluso cuando no se tienen todos los mandos de control que se podrían desear (véanse, por ejemplo, los artículos de Seth Lloyd sobre interfaces cuánticas universales, todo el material sobre control global y los recientes artículos de Daniel Burgarth y Alistair Kay sobre técnicas de control algebraico de Lie).

Por último, los dos ámbitos están estrechamente relacionados a través del modelo adiabático, en el que la eficiencia está directamente vinculada a la rapidez con la que se puede pasar adiabáticamente de un Hamiltoniano a otro.

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No me parece una dirección descabellada en absoluto, y es algo que, creo, están haciendo algunas personas. De hecho, me encontré con este tema en el blog de John Baez http://johncarlosbaez.wordpress.com/2010/08/16/quantum-control-theory/ . Si buscas recomendaciones literarias, creo que lo mejor que puedes hacer es echar un vistazo a los comentarios. Prueba también http://cam.qubit.org/node/224 que un máster en control cuántico de Cambridge.

4voto

El artículo "Beyond causally ordered Quantum Computers" de G. Chiribella entra en una situación única con la computación cuántica y el control cuántico. Define una puerta de intercambio que tiene un estado enredado en el que los elementos de un ordenador cuántico están en una superposición de diferentes estados conectados.

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