HYIG “Machine Learning for Quantum Technology”

Die Forschung unserer Helmholtz-Nachwuchsgruppe unter der Leitung von Markus Schmitt zielt darauf ab, die kollektive Dynamik von Quanten-Vielteilchensystemen fernab des Gleichgewichts zu verstehen und zu kontrollieren, was letztlich den Weg zu neuen Technologien ebnen könnte, die auf den Quantengesetzen der Natur beruhen.

Es ist jedoch eine anspruchsvolle Aufgabe, sie theoretisch zu untersuchen: Für Herangehensweisen, die auf mikroskopischen Modellsystemen basieren, müssen Strategien entwickelt werden, um mit dem Fluch der Dimensionalität umzugehen, der dem Quanten-Vielteilchen-Problem innewohnt. Eine besondere Herausforderung ist die Entwicklung effizienter und vielseitiger Berechnungsmethoden, die als entscheidende Verbindung zwischen experimentellen Beobachtungen und theoretischen Modellen dienen.

Ein alternativer Weg besteht darin, einen Quantencomputer für die Simulation zu verwenden, was wiederum bedeutet, einen hochgradig kontrollierten quantendynamischen Prozess zu realisieren. Um auf diesem Gebiet Fortschritte zu erzielen, bringt unsere Gruppe Ideen aus dem modernen maschinellen Lernen ein, wo die Herausforderungen der Quantenphysik ihren natürlichen Stärken entsprechen und umgekehrt die Quantenanwendungen die Entwicklung neuer maschineller Lerntechniken erfordern.

Die drei Schwerpunktbereiche unserer Forschung sind

• Komplexe Quantendynamik: Wir untersuchen neue Phänomene und grundlegende Fragen, die mit Plattformen für Quantensimulation experimentell angegangen werden können.

• Neuronale Quantenzustände: Wir entwickeln neue numerische Simulationstechniken, die Ideen aus dem Deep Learning einbeziehen, um die derzeitigen Grenzen etablierter Simulationsmethoden zu überwinden.

• Reinforcement Learning für die Quantenkontrolle: Wir wollen das volle Potenzial des Reinforcement Learnings für die hochpräzise Steuerung von Quantengerätenzu ausschöpfen.

Auf unserer externen Gruppenwebseite können Sie mehr über die Ausrichtung und die Aktivitäten der Helmholtz-Nachwuchsgruppe zu erfahren.