Väitöstutkimuksessa hyödynnettiin avoimia kvanttisysteemejä kvanttiteknologioiden parantamiseksi (Väitös: MSc Sina Hamedani Raja, 15.12.2020, teoreettinen fysiikka)
MSc Sina Hamedani Rajan Turun yliopistossa tarkastettava väitöstutkimus käsitteli kvanttifysiikan kahta eri osa-aluetta, kvantti-informatiikkaa sekä kvanttisysteemien termodynamiikkaa. Tutkimuksessa hyödynnettiin avoimia kvanttisysteemejä sekä kvantti-informaatioprotokollien toteutuksessa että kvanttisysteemin aikakehitykseen liittyvien ja termodynaamisten ominaisuuksien välisen suhteen tutkimiseen.
Ympäristön kanssa tapahtuva vuorovaikutus on haaste kvanttiteknologioille, joiden tarkoituksena on tarjota nopeaa kvanttilaskentaa ja turvallista kommunikointia. MSc Sina Hamedani Rajan väitöstutkimuksen ensimmäinen osa keskittyi avoimilla systeemeillä toteutettaviin kvantti-informaatioprotokolliin.
– Toisin kuin tavanomaisessa lähestymistavassa, tässä ympäristöä hyödynnetään protokollan tavoitteen toteutumisessa. Tämän osan keskeinen työkalu ovat epälokaalit muisti-ilmiöt toteutettuna kahden fotonin dephasing-melussa. Ensimmäisessä osassa esitellään master-yhtälöön perustuva lähestymistapa tähän melutyyppiin, mikä tuo lisäarvoa aikaisempiin tuloksiin, jotka perustuvat dynaamisiin karttoihin, väittelijä kertoo
Tutkimuksessa hyödynnettiin myös epälokaaleja muisti-ilmiöitä resurssina etänä tapahtuvassa polarisaatiokietoutumisen generoinnissa. Tämä toteutettiin taajuusvapausasteiden interferenssillä sekä korkean fideliteetin kvanttiteleportaation kokeellisessa toteutuksessa avoimilla kvanttisysteemeillä.
Väitöskirjan jälkimmäisessä osassa tutkittiin kvanttisysteemin aikakehityksen ja termodynamiikan suhdetta.
– Esitämme mallin, jossa kubitin aikakehityksen muutosta markovisesta ei-markoviseksi voidaan hallita. Johdimme vastaavan master-yhtälön ratkaistaksemme kubitin redusoidun aikakehityksen ja selvitimme, että ei-markovisuus estää tekemästä kubittiin työtä.
Väitöskirjassa tutkittiin myös äärellisessä ajassa tehtävän systeemin ajon vaikutusta kvantti-Stirling-lämpövoimakoneen suorituskykyyn. Tutkimuksessa löydettiin suora yhteys lämpövoimakoneen suorituskyvyn ja työtä tekevän aineen aikaskaalojen välillä.
***
MSc Sina Hamedani Raja esittää väitöskirjansa ”QUANTUM INFORMATION PROTOCOLS AND THERMODYNAMICS WITH OPEN QUANTUM SYSTEMS” julkisesti tarkastettavaksi Turun yliopistossa tiistaina 15.12.2020 klo 10. Väitöstilaisuutta voi seurata etäyhteydellä.
Vastaväittäjänä toimii tohtori Gabriele De Chiara (Queen's University Belfast) ja kustoksena professori Sabrina Maniscalco (Turun yliopisto). Tilaisuus on englanninkielinen. Väitöksen alana on teoreettinen fysiikka.
Turun yliopisto seuraa aktiivisesti koronavirustilannetta ja viranomaisten ohjeita. Yliopisto päivittää ohjeitaan tilanteen mukaan. Ohjeet ja linkit löytyvät osoitteesta: utu.fi/koronavirus
