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《中国科学技术大学》 2017年
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马尔可夫开放量子系统无消相干子空间和目标态的稳定化控制

陈蒙西  
【摘要】:近年来,量子信息技术的发展十分迅速。在进行量子信息处理的过程中,环境引起的耗散或消相干效应会使所考虑的量子系统成为开放系统。对于开放量子系统而言,其动力学演化不再是幺正的,这将导致存储在系统中的量子信息发生错误甚至丢失。研究开放量子系统的控制方法,使其尽可能免受消相干的影响,同时实现系统状态的高效操纵,对于量子信息技术的发展具有重要意义。论文针对马尔可夫开放量子系统,研究基于李雅普诺夫方法的消相干控制和基于哈密顿量设计的状态控制,主要内容包括以下几个方面:1)概述量子控制的起源和发展,重点介绍开放量子系统控制的国内外研究现状,包括开放量子系统的消相干控制和状态控制。2)马尔可夫开放量子系统无消相干子空间的快速李雅普诺夫控制。无消相干子空间是量子系统进行幺正演化的所有量子态张成的一个子空间,将系统状态驱动至无消相干子空间中是一种有效避免消相干的方法。论文借助李雅普诺夫方法,提出了一个将马尔可夫开放量子系统快速驱动至无消相干子空间的控制方案。在该方案中,我们首先设计基于李雅普诺夫方法的控制律,特别是要设计具有快速性的近似棒棒控制律。然后,从数学上严格证明控制场作用下整个系统对于无消相干子空间的收敛性。在此基础上,通过分析系统的LaSalle最大不变集与无消相干子空间之间的关系,获得使系统对于无消相干子空间快速收敛的控制哈密顿量的构造方法。最后,在一个三维开放量子系统上进行仿真实验,以便验证方案的控制效果。3)开放量子系统的状态收敛控制。基于哈密顿量的构造,论文提出了一个使得开放量子系统收敛至目标态的哈密顿控制方法。首先,针对一个耗散项已知不变的开放量子系统,求解含有未知哈密顿量的系统方程以便得到系统的稳定解,通过将稳定解与期望目标态进行比较构造出哈密顿量的形式。其次,借助相干矢量体系将原系统的非线性模型转化为仿射线性模型,继而对后者的稳定性进行分析,由此导出原系统的稳定性条件。最后,我们在一个两能级系统上进行仿真实验,以验证所提出的哈密顿控制方案的有效性。
【学位授予单位】:中国科学技术大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:O413

【参考文献】
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1 张为;谢廷;黄寅;王高仁;丛书林;;Stabilizing photoassociated Cs_2 molecules by optimal control[J];Chinese Physics B;2013年01期
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1 杨洁;开放量子系统的建模及其控制[D];中国科学技术大学;2011年
2 李明;开放量子系统量子态相干保持的控制策略研究[D];中国科学技术大学;2008年
【共引文献】
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1 任益充;Ket-Bra纠缠态方法及其在开放量子系统中的应用[D];中国科学技术大学;2016年
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3 杨洁;开放量子系统的建模及其控制[D];中国科学技术大学;2011年
【二级参考文献】
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1 楼越升;量子系统控制场设计方法研究[D];中国科学技术大学;2010年
2 李明;开放量子系统量子态相干保持的控制策略研究[D];中国科学技术大学;2008年
3 匡森;基于Lyapunov和最优控制理论的量子系统控制方法的研究[D];中国科学技术大学;2007年
4 景俊;开放量子系统耗散的若干问题研究[D];上海交通大学;2007年
5 张靖;开放量子系统退相干抑制及纠缠控制研究[D];清华大学;2006年
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1 丛爽,郑毅松,姬北辰,戴谊;量子系统控制发展综述[J];量子电子学报;2003年01期
2 李宗诚;;边界交流关系、量子系统消耗与量子组织均衡——量子开放系统边界交流均衡分析力学基础(Ⅱ)[J];原子与分子物理学报;2008年04期
3 丛爽;朱亚萍;刘建秀;;不同目标函数的量子系统动态跟踪[J];系统科学与数学;2012年06期
4 刘延生,汪佩琼;量子系统绝热演化的非动力学相位[J];武汉水利电力大学学报;1995年05期
5 常功;;量子系统中非指数形式衰变的首次发现[J];科学;1998年01期
6 黄泽霞;黄德才;俞攸红;;开放量子系统状态最优跟踪控制的研究[J];计算机科学;2013年12期
7 丛爽;匡森;;量子系统中状态估计方法的综述[J];控制与决策;2008年02期
8 梅迪;李崇;杨国辉;宋鹤山;;高维量子系统中编码和解码方案(英文)[J];大连理工大学学报;2009年02期
9 杨洁;丛爽;;单个控制场下开放量子系统的状态转移(英文)[J];中国科学院研究生院学报;2012年01期
10 王银珠;侯晋川;;无限维两体量子系统可分态的一个必要充分条件[J];中北大学学报(自然科学版);2012年01期
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1 杨名;郑小虎;杨青;董萍;方曙东;王长春;曹卓良;;高维量子系统纠缠浓缩[A];第十五届全国原子与分子物理学术会议论文摘要集[C];2009年
2 刘晓艳;刘学深;周忠源;丁培柱;;量子系统显式辛格式的优化[A];Structure Preserving Algorithm and Its Applications--Proceedings of CCAST (World Laboratory) Workshop[C];1999年
3 丛爽;;量子系统控制做什么?[A];系统仿真技术及其应用学术论文集(第15卷)[C];2014年
4 产林平;丛爽;;开放量子系统量子态相干保持的控制策略[A];'2010系统仿真技术及其应用学术会议论文集[C];2010年
5 丛爽;杨霏;;开放量子系统收敛的状态控制策略[A];中国自动化学会控制理论专业委员会B卷[C];2011年
6 丛爽;;量子系统的相干控制策略及其实现[A];'2010系统仿真技术及其应用学术会议论文集[C];2010年
7 丛爽;郑捷;;两能级量子系统控制场的设计与操纵[A];'2006系统仿真技术及其应用学术交流会论文集[C];2006年
8 周薇薇;张明;谢红卫;;量子系统的多时间点测量[A];'2006系统仿真技术及其应用学术交流会论文集[C];2006年
9 刘学深;丁培柱;;量子系统的辛算法及其在激光原子物理中的应用[A];中国力学学会学术大会'2005论文摘要集(下)[C];2005年
10 李兆凯;Man-HongYung;陈宏伟;鲁大为;James D.Whitfield;彭新华;Ala'n Aspuru-Guzik;杜江峰;;利用核磁共振量子计算解决量子系统基态问题[A];第十七届全国波谱学学术会议论文摘要集[C];2012年
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1 记者 吴长锋;捉住“量子小妖”实现量子算法冷却[N];科技日报;2014年
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3 陈冲;周期性驱动开放量子系统的动力学研究[D];兰州大学;2016年
4 程泂;开放量子系统中纠缠动力学的理论研究[D];大连理工大学;2016年
5 任益充;Ket-Bra纠缠态方法及其在开放量子系统中的应用[D];中国科学技术大学;2016年
6 林运国;开放量子系统模型检测的若干问题研究[D];陕西师范大学;2016年
7 杨洁;开放量子系统的建模及其控制[D];中国科学技术大学;2011年
8 楼越升;量子系统控制场设计方法研究[D];中国科学技术大学;2010年
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10 许景周;多体量子系统中的纠缠演化[D];河北师范大学;2012年
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5 张浩然;电—声相互作用对聚合物链中载流子瞬态输运性质的影响[D];河北师范大学;2017年
6 陈蒙西;马尔可夫开放量子系统无消相干子空间和目标态的稳定化控制[D];中国科学技术大学;2017年
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8 胡明光;开放量子系统中的几何相[D];南开大学;2009年
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