基于测量的开放量子状态调控

发布时间：2020-04-02 08:38

【摘要】：开放量子系统中,量子的状态会受到环境的作用而产生退相干,这是实际量子计算中人们面对的最大问题之一。量子测量可以被作为量子系统动力学转移的控制手段之一。在本文中,我们使用测量和哈密顿控制两种方式对二能级量子系统的状态进行如下调控:1)基于最优测量的量子态转移控制。2)基于弱测量对初始纯态中相位阻尼的量子最优噪声抑制。3)基于弱测量对量子混合态的噪声防护。1)我们提出一种利用一系列非选择性投影测量来实现二维量子系统中量子态转移的最优控制方法。证明对于一个给定的初始状态,总是可以找到相应的投影算符能够有效地将给定的初始状态转移到任意目标纯态。我们利用外加控制来补偿系统自由演化的影响。在如下三种情况下进行数值仿真和特性分析:不考虑自由演化,考虑自由演化,以及存在外加控制场作用。仿真实验结果表明,采用外加控制场的最优测量控制更加有效。2)任意二能级量子系统中的量子位纯态会受到相位阻尼的影响。本论文的目的是找到最优控制方案,以尽可能的将受阻尼演化后的量子状态恢复到其初始纯态。我们设计不同基下的强度相关测量和控制校正旋转来恢复任意二能级量子纯态。我们设计最佳测量强度以达到系统信息获取,相位阻尼噪声和测量干扰之间的最佳平衡。我们研究如下两种情况:(i)初始状态中具有y方向分量;(ii)初始状态中不具有y方向分量。推导并给出各种初始状态下控制方案的最优参数和性能。3)另外,我们讨论了通过自适应测量和控制操作来抑制量子混合态中系统噪声的可能性。此研究目标为找到使输入和输出状态尽可能接近的最佳测量强度和控制操作。我们提出一种能够有效保护任意混合态的方案,此方案对典型的噪声源类型,如:幅度阻尼,相位阻尼和幅度相位阻尼等具有良好的抑制效果。我们推导在Bloch球不同基上最佳测量和控制操作,并得到抑制各种噪声源所需的的最佳控制方案。仿真实验结果证明了我们的控制方案的有效性。
【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O413

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 赵慧;赵静云;;多体量子系统中两类特殊图的可分性[J];北京工业大学学报;年期

2 郝娜;李志慧;白海艳;;基于9维量子系统上的秘密共享方案[J];计算机工程与应用;年期

3 丛爽;胡龙珍;薛静静;温杰;;基于李雅普诺夫控制的随机开放量子系统特性分析[J];科技导报;2014年22期

4 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

5 汪威威;曹怀信;;二元量子系统混态密度矩阵可分性研究[J];咸阳师范学院学报;2008年02期

6 吴王杰,朱铉雄;耗散对量子系统分布函数的影响[J];自然杂志;1989年11期

7 商燕;王海涛;隋岩;丛爽;;双量子系统最大纠缠态制备的两种控制方法[J];控制理论与应用;2017年07期

8 ;量子系统控制方兴未艾[J];科技导报;2014年22期

9 彭双艳;;单量子系统的速率方程[J];宿州学院学报;2009年03期

10 陈立双;电力营销计量子系统及其应用[J];浙江电力;2001年05期

相关会议论文 前10条

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 张明;;量子系统的集合可镇定性（英文）[A];第十六届全国量子光学学术报告会报告摘要集[C];2014年

3 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

4 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

5 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

6 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

7 张明;戴宏毅;胡德文;;关于量子系统控制理论的思考——探索量子控制的可能性与极限[A];第二十三届中国控制会议论文集（上册）[C];2004年

8 李明;何耀;陈宗海;;二能级开放量子系统的建模与最优控制[A];2007系统仿真技术及其应用学术会议论文集[C];2007年

9 侯俊勇;向安平;刘文莉;唐婷婷;;开放量子系统的动力学过程与量子编码研究[A];第四届西部十二省（区）市物理学会联合学术交流会论文集[C];2008年

10 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

相关重要报纸文章 前10条

1 记者 刘霞;机器学习能重建量子系统首次证明[N];科技日报;2018年

2 记者 李禾;抗量子系统为高通量信息加保密“钢管”[N];科技日报;2017年

3 高翔;新量子系统创51个量子比特新纪录[N];中国航空报;2017年

4 记者 聂翠蓉;量子系统创51个量子比特新纪录[N];科技日报;2017年

5 本报记者 刘霞;量子技术将在哪些领域大显身手[N];科技日报;2018年

6 张洋;美公布无人机用于对抗环境、量子系统专题研究结果[N];中国航空报;2015年

7 国家社科基金项目“哲学视域下的‘多世界解释’问题研究”负责人、山西大学教授 贺天平;多世界解释：量子力学诠释中的一支奇葩[N];中国社会科学报;2016年

8 记者 刘霞;二维空间量子行走首次实现[N];科技日报;2018年

9 张梦然;光被成功存储于冷原子气体中[N];科技日报;2009年

10 常丽君;科学家构建出普适数字化量子模拟[N];科技日报;2011年

相关博士学位论文 前10条

1 杨靖北;量子系统的测量、状态估计与调控[D];中国科学技术大学;2018年

2 Sajede Harraz;基于测量的开放量子状态调控[D];中国科学技术大学;2018年

3 程l，

本文编号：2611716