Nello sviluppo di applicazioni in grado di portare le tecnologie quantistiche al di fuori del laboratorio è necessaria la ricerca teorica di fisica quantistica. Tra gli obiettivi centrali di questa linea di ricerca si trovano: la comprensione della struttura energetica e delle dinamiche temporali dei sistemi quantistici; lo sviluppo di approcci efficaci per la correzione degli errori attraverso strumenti analitici e numerici; e lo studio di metodi di apprendimento autonomo delle interazioni con sistemi quantistici difficilmente simulabili. A questo scopo sviluppiamo protocolli di controllo ottimale e di apprendimento automatico e li applichiamo in due possibili direzioni. La prima consiste nello sviluppo di strategie di controllo per sopprimere l’interazione con l’ambiente, come accade nelle porte ad alta fedeltà nell’informatica quantistica; la seconda, nell’uso di sistemi quantistici come sensori capaci di fornire informazioni rilevanti sull’ambiente attraverso l’osservazione della loro dinamica. Inoltre, tramite simulatori quantistici analogici o digitali, studiamo fenomeni a molti corpi oltre i limiti tradizionali dei sistemi "naturali". La realizzazione di nuove fasi "su misura" è di primario interesse non solo per le questioni fondamentali riguardanti il campo della materia condensata e dell’informazione quantistica, ma anche per rispondere al crescente interesse verso le applicazioni delle tecnologie quantistiche.
