В изключително силен финал докторантът с научен ръководител акад. Николай Витанов от Физическия факултет получи подкрепата на журито като представи „Смайващо наблюдение при лоренциановите импулси“. Това и цялостното представяне предизвика интересна дискусия с журито за квантовите компютри и изследванията, които позволяват.

Темата на докторантурата на Иво Михов е „Оптимизирани квантови гейтове и квантови алгоритми“. Участва в екипа на новосъздадения Център по квантови технологии и по думите на научния му ръководител е вторият българин, който работи на истински квантов компютър, при това всеки ден.

Иво Михов е учил в Софийската математическа гимназия и Американския колеж. Завършил е магистърска степен в University of Manchester, където печели наградата Tessella за най-добър софтуерен MPhys проект за 2020 г. Това е магистърската му работа, с която моделира проводимостта в 2D материали със симулирана томография чрез електричен импеданс (ТЕИ).

За работата си в Манчестър Иво Михов казва: „Развих нов алгоритъм за решаване на правия проблем за ТЕИ чрез моделиране на пълния електроден модел с метода на крайни елементи и го забързах, използвайки видео карти с Python. Подобрих образите на проводимостта чрез конволюционна невронна мрежа с архитектурата U-Net. Развих и тествах иновативен алгоритъм за подбор на електроди за ТЕИ“.

Резултатите са публикувани в статията Machine learning enhanced electrical impedance tomography for 2D materials.

В началото на 2023 година докторантът печели стипендията Dr. Karl Mey-Stipend, благодарение на която успява да посети конференцията DPG SAMOP 2023 в Хановер, Германия. Избира да се върне и остане в България, респектиран от постиженията на акад. Николай Витанов от Физическия факултет на Софийския университет. Използва предоставяния от IBM свободен достъп до квантовите им компютри чрез пакета Qiskit в програмния език Python. Използва квантовата система Armonk на IBM за изследване на ефекта на формата на импулса върху спектралните линии на кюбита в свръхпроводников квантов компютър. Реултатите публикува като първи автор на статията Pulse-shape effects in qubit dynamics demonstrated on an IBM quantum computer.

Иво Михов участва в постерни сесии на конференциите ECAMP-14 (Вилнюс, Литва), ICAP27 (Торонто, Канада) и SAMOP23 (Хановер, Германия). Презентира на CAMEL 17 (Control of Quantum Dynamics of Atoms, Molecules and Ensembles by Light Workshop 2022) и CAMEL 18 (2023) в Несебър.

Основна задача на докторантския му проект е намаляване на грешката и ограничаване на квантови гейтове с експерименталната им демонстрация на квантов хардуер на IBM. Провежда проучвания за влиянието на формата на импулсите върху честотния отговор на кюбита. Специално внимание обръща на импулси с лоренцианова форма.

Иво Михов заявява, че е демонстрирал неочаквания ефект на мощностно свиване при лоренцианови импулси за първи път досега.

Сензационните резултати са публикувани в началото на годината в статията Defying Conventional Wisdom in Spectroscopy: Power Narrowing on IBM Quantum в най-реномираното списание по физика Physical Review Letters.

„Смайващото наблюдение при лоренциановите импулси“ опровергава над 100-годишната парадигма в спектроскопията за “мощностното разширение” (power broadening), според която при увеличаване на интензивността на радиацията спектралните линии на атомите се уширяват. Поради дългото измерване, често часове и дни, се налага използването на свръхстабилни източници, което оскъпява експериментите. Талантливият докторант показва, че при импулсно възбуждане с Лоренцови импулси спектралните линии не само не се уширяват, а се стесняват. При това, колкото по-интензивно е полето, толкова по-тесни са спектралните линии.

Иво доказва това експериментално на един от квантовите процесори на IBM Quantum, който позволява достъп до физическия контрол на микровълновото поле и контрол върху формата на импулсите. Наблюдаваното от него стесняване на спектралните линии не е с проценти, а повече от цели 10 пъти.

Впечатляващите резултати на докторанта, обещаващи и нови кариерни възможности, провокираха въпрос от журито какви са плановете му след като защити докторската си степен.

„Със сигурност ще остана в България. Дори да отида в чужбина, ще бъде за кратко и ще се върна да продължа работата си тук. Смятам, че всеки трябва да прави за страната си това, в което е най-добър.“

В момента Иво извършва проучвания и в две нови направления. Първото е описанието на клас крайни импулси (напр. синусови). Тяхното предимство е, че проявяват много по-слабо мощностно разширение от често използваните правоъгълни импулси, запазвайки бързината им. Това ги прави подходящи за прилагане в гейтове, в които е важна скоростта. Предстоят тестове върху квантови компютри на IBM, които да потвърдят точността на формулиран от нас модел, описващ подобни импулси, казва докторантът.

Второто направление е изследване на импулси, които целят именно по-силен ефект на мощностно разширение на профила. Вече са проведени симулации, които потвърждават усилването на ефекта за клас импулси. В следващите етапи поведението на кюбита ще се симулира с невронни мрежи.

Предстои да бъде изведена теория. Достъпът до компютрите на IBM е дистанционен, но е необходима постоянна връзка със сървърите им, докато програмите се изпълняват от квантов компютър. Достъпът до квантовите компютри вече е платен и представлява сериозен разход, който вероятно ще бъде покрит с част от средствата на стипендията.

Научният ръководител на Иво Михов акад. Николай Витанов присъства на финала на конкурса за годишната докторантска стипендия. Той беше впечатлен от силните финалисти. „Наистина впечатляващи кандидатури. Поздравления на „Карол Знание“ за прекрасно организирания конкурс. Този конкурс и конкурсът "За жените в науката" на Л'Ореал, на който осем години бях председател на журито, са най-престижните конкурси за млади учени в България. Не завиждам на журито, защото прекрасно знам колко трудно е да се избере победител от няколко толкова добри кандидати“, посочи акад. Витанов.

Иво Михов е третият носител на годишната докторантска стипендия на фондация „Карол Знание“ от Физическия факултет на Софийския университет. Първият в историята на конкурса победител е Христо Илиев, вече доцент във факултета и член на журито за стипендията. Вторият е Никола Каравасилев, преподавател по физика и астрономия, ръководител на олимпийския отбор по астрономия и астрофизика, донесъл на страната ни над 50 медала от престижни международни състезания. Сред лауреатите от Физическия факултет се нарежда и Радослав Симеонов със специална награда за принос в науката.

Източник: Фондация "Карол Знание".