Autonome Kontrolle offener Nichtgleichgewichtssysteme

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Gernot Schaller
• Fachliche Zuordnung: Theoretische Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 275705272

Quantencomputer würden deutlich schellere Algorithmen für einige extrem schwierige Probleme ermöglichen. Eine weitere Verheißung von gut kontrollierten Quantensystemen sind z.B. Quanten- Teleportation und Quanten-Kryptographie. Während letztere Anwendung bereits Realität geworden ist, krankt die praktische Anwendung der anderen an großen Problemen: Quantensysteme lassen sich im Labor nur mit extremen Aufwand implementieren, isolieren und kontrollieren. Daher wird im Moment mit großem Aufwand nach alternativen Wegen zur Kontrolle von Quantensystemen gesucht, wobei die jeweiligen Zielsetzungen sehr unterschiedlich sein können. Entsprechend kann auch die Kontrolle auf verschiedene Weisen erfolgen: Externe Kontrolle erfordert Messungen am Quantensystem, Verarbeitung der Resultate und passende Kontrolloperationen am System, wobei letztere unitär oder dissipativ sein können. Bei der autonomen Kontrolle hingegen kontrolliert sich das System gewissermaßen selbst, hierbei lässt es sich oft in zwei Teile zerlegen, von denen effektiv einer die Rolle des Detektors übernimmt und gleichzeitig auch die Kontrolloperationen ausführt. Autonome Kontrolle kommt also ohne komplizierte externe Rückkopplungsschleifen aus und führt keine zusätzlichen Kopplungen zwischen einem Quantensystem und seiner klassischen Umgebung ein, jedoch wird das Kontrollprotokoll hier in jedem System fest verdrahtet. Im Antrag werden mehrere Projekte vorgeschlagen, anhand derer externe und autonome Kontrolle in Nichtgleichgewichts- Quantensystemen studiert werden soll. Der vorliegende Antrag soll einerseits zu einem verbesserten Verständnis von Quantensystemen in der Wechselwirkung mit ihrer Umgebung führen, andererseits ermöglicht die Kontrolle von Quantensystemen interessante Anwendungen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen