量子系统中快速非绝热操控及其最优化设计

发布时间：2017-05-15 13:14

  本文关键词：量子系统中快速非绝热操控及其最优化设计，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：量子绝热定理是量子力学中最重要的结论之一,并在量子理论和量子信息科学技术中有广泛的应用。然而,在现实中由于量子绝热过程是一个慢过程,量子退相干或者环境噪声等因素将影响量子绝热计算或者操控的结果。为此,人们努力寻找加快量子绝热过程并获得与绝热过程相同效果的方法。本论文利用量子不变量反控制方法研究包括原子冷却、转移及布居数转移等一系列量子态的超快非绝热操控,并针对环境噪声和系统误差进行最优化设计。取得成果如下：一、研究二能级系统中快速且稳定的布居数反转。结合量子不变量反控制技术和含时微扰理论,针对相位噪声和系统频率误差得到了稳定的最优化方案。其中,在频率受限情况下,常数π脉冲是对于相位噪声的最优化方案。并将上述方法推广应用于三能级体系,在考虑失谐误差和拉比频率误差的情况下,得到布居数转移的最优化方案。二、研究非简谐微扰对于高斯囚禁势中原子无摩擦冷却的影响。结合量子不变量反控制方法、含时微扰理论和最优化理论,得到高斯型囚禁势中原子冷却的最优化方案。研究发现,Bang-Singular-Bang控制方法是对于非简谐微扰具有最佳鲁棒性的方案,并且对应非谐振势的平均能量最小三、研究不同噪声和误差影响下谐振势阱中囚禁离子的输运问题。对于单个囚禁离子输运,重点研究白噪声的影响,得到最优化方案的解析解,这对研究彩色噪声具有重要的参考价值。对于两个不同质量的囚禁离子的输运,则利用动力学正态模简谐近似方法,并结合量子不变量反控制方法得到关于弹簧常数误差的三角余弦最优化方案。
【关键词】：量子绝热捷径 冷原子操控 Lewis-Riesenfeld不变量 最优化控制
【学位授予单位】：上海大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O413.1
【目录】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 绪论11-19
• 1.1 引言11-14
• 1.2 Lewis-Riesenfeld量子不变量理论14-16
• 1.3 反控制方法及应用16-18
• 1.4 本文主要研究内容18-19
• 第二章 二能级系统中考虑噪声或微扰时快速稳定的布居数反转19-31
• 2.1 量子绝热捷径19-21
• 2.1.1 动力学不变量20-21
• 2.1.2 反控制方法21
• 2.2 系统模型21-23
• 2.3 相位噪声23-25
• 2.4 系统频率误差25-29
• 2.5 讨论29
• 2.6 总结29-31
• 第三章 三能级系统中考虑系统误差时布居数转移问题31-43
• 3.1 不变量反控制方法31-33
• 3.2 针对系统误差的最优化设计33-41
• 3.2.1 布居数反转34-37
• 3.2.2 布居数分束37-41
• 3.3 结论41-43
• 第四章 高斯型势阱中冷原子的快速冷却：鲁棒控制43-57
• 4.1 系统模型44-47
• 4.1.1 动力学不变量44-45
• 4.1.2 微扰理论45-47
• 4.2 最优化理论47-54
• 4.2.1 Bang-Bang方案48-50
• 4.2.2 鲁棒方案50-54
• (1) 频率受限50-53
• (2) 频率不受限53-54
• 4.3 精确保真度和非谐振微扰能量54-55
• 4.4 小结55-57
• 第五章 考虑噪声情况下单个囚禁离子的快速输运57-75
• 5.1 量子不变量反控制方法58-59
• 5.2 噪声59-70
• 5.2.1 弹簧常数噪声60-69
• (1) 白噪声61-67
• (2) Ornstein-Uhlenbeck过程67-68
• (3) 闪变噪声68-69
• 5.2.2 位置噪声69-70
• 5.3 弹簧常数误差70-73
• 5.4 讨论73-75
• 第六章 双离子在弹簧常数误差情况下的最优化输运75-87
• 6.1 量子不变量反控制方法75-77
• 6.2 运动势阱中两个离子的动力学正态模方法77-78
• 6.3 弹簧常数误差78-85
• 6.4 结论85-87
• 第七章 总结和展望87-89
• 7.1 总结87
• 7.2 展望87-89
• 附录89-101
• 附录A 谐振势阱中的不变量89-93
• 附录B 动量的闭合方程组93-95
• 附录C 时间误差95-97
• 附录D 考虑两个质量相等的囚禁离子97-99
• 附录E 余弦方案99-101
• 参考文献101-113
• 博士期间参与基金项目113-115
• 博士期间发表文章115-117
• 致谢117

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 郁国梁;一类算子的约化性质及其完全酉不变量[J];科学通报;1985年19期

2 周言;一类(μ,△,Υ)-系统的两套完全不变量[J];数学学报;1987年03期

3 熊德政;;曲线上的运动不变矢和不变量[J];青海师范大学学报(自然科学版);1992年02期

4 汪德新;关于F_(μv)只能构成两个独立不变量的证明[J];大学物理;1992年03期

5 周金土;;具型不变量(3,3,1)的正则p-群的一个分类[J];浙江师大学报(自然科学版);1993年01期

6 汤光宋;原存德;董巨清;;非线性方程的新不变量组及其应用[J];山西师大学报(自然科学版);1993年01期

7 周金土;具有型不变量（e，2，1）的正则p－群的一个完全分类[J];浙江师大学报(自然科学版);1994年01期

8 魏运，潘宁;变换的不变量[J];内蒙古民族师院学报(自然科学版);1996年01期

9 陈迪;屈国欢;;几何中的不变量剖析[J];林区教学;2013年04期

10 王立凤,晋光文,孙洁,白登海;地球电磁响应函数的旋转不变量特征[J];物探化探计算技术;2000年04期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 武际可;;力学中的不变量[A];第三届全国力学史与方法论学术研讨会论文集[C];2007年

2 武际可;;力学中的变换与不变量[A];第二届全国力学史与方法论学术研讨会论文集[C];2005年

3 张爽;尚启春;张寅权;王宁;;宽带声源测距的阵不变量方法研究[A];2012'中国西部声学学术交流会论文集(Ⅱ)[C];2012年

4 杜松沛;;基于积分不变量的三维模型编辑传播[A];第18届全国多媒体学术会议（NCMT2009）、第5届全国人机交互学术会议（CHCI2009）、第5届全国普适计算学术会议（PCC2009）论文集[C];2009年

5 李然;武昊;朱秀丽;;基于不变量特征的影像三维建模[A];第四届“测绘科学前沿技术论坛”论文精选[C];2012年

6 赵振东;高大治;王好忠;王宁;;波导不变量原理在目标测距中的应用[A];2009年度全国物理声学会议论文集[C];2009年

7 尚晋霞;尚振宏;杨柽;;基于色彩特征不变量与局部纹理结合的运动阴影去除[A];2009年研究生学术交流会通信与信息技术论文集[C];2009年

8 胡红革;黄大贵;谢阅;;基于位置不变量的混和Petri网的分解[A];中国工程物理研究院科技年报（2003）[C];2003年

9 许仙萍;欧阳宁;蒋俊杰;;基于投影不变量的FOV线生成改进算法[A];全国第一届信号处理学术会议暨中国高科技产业化研究会信号处理分会筹备工作委员会第三次工作会议专刊[C];2007年

10 季铮;张剑清;詹总谦;;基于特征不变量的目标识别定位方法研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 路晓静;量子系统中快速非绝热操控及其最优化设计[D];上海大学;2015年

2 金英姬;代数不变量的早期历史研究[D];西北大学;2013年

3 刘润宗;模式识别领域中形变不变量的若干关键问题研究[D];重庆大学;2012年

4 朱旭锋;基于图像不变量特征的自动目标识别技术研究[D];中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所);2012年

5 廖波;计算分子生物学中若干问题研究[D];大连理工大学;2004年

6 骞森;机器人视觉中的退化不变量研究[D];南京航空航天大学;2007年

7 张志海;基于计算机代数的程序验证[D];北京大学;2011年

8 杨飞;局部Gromov-Witten不变量的计算问题[D];清华大学;2009年

9 程勇;人脸识别中光照不变量提取算法研究[D];南京理工大学;2010年

10 许磊;近距离煤柱群底板偏应力不变量分布特征及应用[D];中国矿业大学（北京）;2014年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 张立梅;3-qubit及4-qubit纯态κ-ME concurrence与负性、多项式不变量关系[D];河北师范大学;2015年

2 王凤霞;虚拟纽结的一类不变量的研究[D];东北师范大学;2015年

3 陈才;一元多项式不等式似然不变量检测方法研究[D];南华大学;2010年

4 周辉;基于程序不变量的并发软件可靠性计算[D];浙江理工大学;2014年

5 张红红;型不变量为（e，1，1，1，1）的正则p群的分类[D];山西师范大学;2012年

6 胡国庆;逻辑表达式型似然不变量的分析与检测[D];南华大学;2008年

7 王美华;不变量理论在模式识别中的应用[D];燕山大学;2004年

8 梅艳萍;计算机视觉中的几何代数不变量[D];深圳大学;2015年

9 刘倩;一些连续/离散正交矩及其不变量的研究[D];华东理工大学;2013年

10 刘杰;基于关系数据理论的函数型程序似然不变量动态检测方法[D];南华大学;2008年

  本文关键词：量子系统中快速非绝热操控及其最优化设计，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：367885