运用投影测量针对典型量子系统的系统辨识方法研究

发布时间：2020-06-15 18:29

【摘要】：随着科学技术的不断进步，量子计算、量子信息等研究领域的不断深入，使得对量子现象的控制变得越来越可能，从而建立和辨识量子力学系统的问题变得愈加重要。量子力学系统自身具有经典系统所没有的特性，这使得量子系统辨识与经典系统辨识之间存在许多差异，所以需要特别针对量子力学系统辨识展开研究。然而，由于辨识问题涉及面广、复杂度高，目前在此方向上的系统研究鲜有报道。为了弥补缺陷，本文运用投影测量方法针对典型量子系统进行了辨识研究。论文的主要内容包括以下五个方面： (1)详细论述了量子态、系统演化和投影测量的Bloch球几何表示，将量子力学的基本假设用几何直观的方式重新演绎。 (2)设计了量子系统辨识的仿真实验流程，包括如何模拟辨识对象的演化过程——Bloch向量演化方程，和如何模拟投影测量的实际执行过程。 (3)给出了针对类氢原子自发辐射系统、二量子位自旋链系统和单光子线性光学系统等三种典型量子系统的辨识方法。从模型类及参数的选择、用于辨识的数据的生成和判别准则的使用三个角度详细描述了辨识方法，其中数据和模型参数的衔接方式是量子系统辨识方法设计的重要内容。 (4)因为量子系统的物理实验代价较高，本文使用了计算机仿真实验的手段对文章提出的辨识方法进行测试。仿真实验对象的模型及参数按照逼近真实物理过程的标准来确定，辨识数据的生成由计算机模拟辨识对象的演化和实际投影测量的物理操作来实现，判别准则根据模型和数据的特点从经典辨识准则中选择。 (5)分析了影响辨识精度的因素，从获得辨识数据过程中存在的经典误差入手，探究了投影测量操作的误差对测量反映出的系统状态的影响，还分析了离散采样方式与系统状态模型表达式类型的匹配关系，并在存在误差的情况下运用仿真模拟手段对辨识方法的辨识精度进行了分析。 论文在回顾量子系统辨识研究现状的基础上，结合已有的研究成果，充分利用量子态的特性和投影测量的特点，巧妙地将刻画量子系统演化模型的参数与量子系统的状态信息数据衔接起来，提出了针对典型量子系统的参数估计方法，并结合具体仿真实例证明了所提出的参数估计方法的可行性，还对影响辨识精度的因素进行了分析。上述工作对于量子系统辨识问题的研究具有一定的参考价值。
【学位授予单位】：国防科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：O413.1;N945.14

【参考文献】

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本文编号：2714818