【摘要】：相干性和量子糾纏是量子系統(tǒng)最特殊和有趣的特性,它們使量子計算成為可能,并使其具有加速特定問題求解速度的潛力。量子計算機往往對設(shè)備和環(huán)境溫度有及其嚴格的要求,因為量子系統(tǒng)不可避免地會與環(huán)境發(fā)生相互作用,使得量子比特之間退相干。在量子信息以及量子控制領(lǐng)域,使用特定頻率的周期信號或擬周期信號實現(xiàn)能級間共振躍遷是常用的調(diào)控量子態(tài)的工程方法。即使在高溫環(huán)境下,也可以通過量子調(diào)控保持量子比特間的相干性。本文研究了量子參數(shù)共振系統(tǒng)的控制問題,主要結(jié)果包括以下幾個方面:(1)在頻域上,研究了開放量子系統(tǒng)中,多比特量子參數(shù)諧振子的糾纏動力學的控制問題。量子參數(shù)諧振子的糾纏存在的參數(shù)空間與經(jīng)典參數(shù)共振的不穩(wěn)定域有密切聯(lián)系。我們分析了在歐姆譜環(huán)境下共振參數(shù),尤其是信號頻率對量子糾纏的影響,并且分析了擬周期復(fù)雜信號激勵下的量子糾纏的演化。由此,我們可以從參數(shù)共振的角度解釋共振躍遷,分析具有時間周期哈密爾頓量的量子系統(tǒng),此研究結(jié)果也可以用于量子系統(tǒng)或器件的參數(shù)設(shè)計上,例如約瑟夫森結(jié)、量子參數(shù)放大器等。(2)在時域上,研究了通過最優(yōu)脈沖控制序列調(diào)控量子態(tài)的問題。在傳統(tǒng)的梯度上升脈沖工程(GRAPE)的基礎(chǔ)上引入了時間尺度變換等數(shù)值優(yōu)化方法,優(yōu)化控制脈沖時間寬度,可以一定程度上提高保真度和減小由于設(shè)備非線性等引起的誤差。改進算法的優(yōu)點在核磁共振下雙比特同核自旋系統(tǒng)的仿真中得到驗證,并在量子態(tài)調(diào)控領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：O413;O231
【圖文】：

圖１－３專用５３比特量子計算機［９］逡逑此外還有Ｇｒｏｖｅｒ量子搜索算法，量子傅里葉變換，求解線性方程組以及求解時間關(guān)聯(lián)函數(shù)逡逑的算法等。我們有理由相信量子計算機至少在某些方面超越經(jīng)典計算機［１０］。一方面在于逡逑量子算法能夠解決前述的經(jīng)典領(lǐng)域棘手的問題，另一方面是量子疊加態(tài)和量子糾纏的存逡逑在，使得量子比特復(fù)雜度更大，以至于沒有任何已知的經(jīng)典算法可以模擬多比特的量子計逡逑算機。值得一提的是，隨著量子信息的高速發(fā)展，越來越多的量子算法被提出，例如量子逡逑退火、量子深度學習、量子矩陣求逆、量子推薦系統(tǒng)、量子半定規(guī)劃、量子博弈等。這些逡逑量子算法都能加快特定問題的求解速度，其原問題在經(jīng)典算法中一般需要指數(shù)時間。雖然逡逑并不能證明不存在相同復(fù)雜度的經(jīng)典算法，但是部分量子算法在現(xiàn)階段的優(yōu)越性以及其對逡逑經(jīng)典算法的啟發(fā)性作用是不容小覷的。例如，ＥｗｉｎＴａｎｇ［１３］就受到量子推薦系統(tǒng)算法［１４］逡逑啟發(fā)，給出了一個解決推薦問題的快速的經(jīng)典算法。逡逑量子通信、量子模擬、量子精密測量、量子信息處理等領(lǐng)域也取得了蓬勃的發(fā)展。值逡逑得一提的是，中國在量子通信領(lǐng)域處于世界領(lǐng)先水平。由中科大潘建偉院士、陸朝陽教授逡逑

ＥＳＭＢＳ９邋＾＾Ｗｖ７＇逡逑■■量■■■邐．NB／逡逑圖１－１通用９比特量子計算機［８］邐圖１－２邋Ｄ－Ｗａｖｅ邋Ｔｗｏ計算機逡逑Ｊ＾ｊｔｒｊ＾ｊｆｒｊｇｆｊｔｒｊｇｒｊｇｒｊｉｆｊｇ＾邐＾邋／（（邐Ｘ邋Ｍａｇｎｅｔｉｚａｔｉｏｎ邋？逡逑Ｉｎｉｔｉａｌｉｚｅ邋ｓｐｉｎｓ邐＇、一一＾＾邐ｙ逡逑４＾７２＾邐Ｖ逡逑Ｑｕａｎｔｕｍ邋ｑｕｅｎｃｈ邐／逡逑ｔ邐Ｈ邐Ｉ邐－逡逑＾Ｊ＾ｊｆｒｊ＾Ｍｇｒｊａｒｊｆｒｊｇｒｊｇｒｊｆ邐３邐Ｉ逡逑Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ邐Ｊｆ邋Ｃａｒｊｉｅｒａ逡逑圖１－３專用５３比特量子計算機［９］逡逑此外還有Ｇｒｏｖｅｒ量子搜索算法，量子傅里葉變換，求解線性方程組以及求解時間關(guān)聯(lián)函數(shù)逡逑的算法等。我們有理由相信量子計算機至少在某些方面超越經(jīng)典計算機［１０］。一方面在于逡逑量子算法能夠解決前述的經(jīng)典領(lǐng)域棘手的問題，另一方面是量子疊加態(tài)和量子糾纏的存逡逑在，使得量子比特復(fù)雜度更大，以至于沒有任何已知的經(jīng)典算法可以模擬多比特的量子計逡逑算機。值得一提的是，隨著量子信息的高速發(fā)展，越來越多的量子算法被提出，例如量子逡逑退火、量子深度學習、量子矩陣求逆、量子推薦系統(tǒng)、量子半定規(guī)劃、量子博弈等。這些逡逑量子算法都能加快特定問題的求解速度，其原問題在經(jīng)典算法中一般需要指數(shù)時間。雖然逡逑并不能證明不存在相同復(fù)雜度的經(jīng)典算法，但是部分量子算法在現(xiàn)階段的優(yōu)越性以及其對逡逑經(jīng)典算法的啟發(fā)性作用是不容小覷的。例如，ＥｗｉｎＴａｎｇ［１３］就受到量子推薦系統(tǒng)算法［１４］逡逑啟發(fā)

一D·叭佃枕1從

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 叢爽;胡龍珍;薛靜靜;溫杰;;基于李雅普諾夫控制的隨機開放量子系統(tǒng)特性分析[J];科技導(dǎo)報;2014年22期

2 梅迪;李崇;楊國輝;宋鶴山;;高維量子系統(tǒng)中編碼和解碼方案(英文)[J];大連理工大學學報;2009年02期

3 汪威威;曹懷信;;二元量子系統(tǒng)混態(tài)密度矩陣可分性研究[J];咸陽師范學院學報;2008年02期

4 吳王杰,朱鉉雄;耗散對量子系統(tǒng)分布函數(shù)的影響[J];自然雜志;1989年11期

5 商燕;王海濤;隋巖;叢爽;;雙量子系統(tǒng)最大糾纏態(tài)制備的兩種控制方法[J];控制理論與應(yīng)用;2017年07期

6 ;量子系統(tǒng)控制方興未艾[J];科技導(dǎo)報;2014年22期

7 彭雙艷;;單量子系統(tǒng)的速率方程[J];宿州學院學報;2009年03期

8 陳立雙;電力營銷計量子系統(tǒng)及其應(yīng)用[J];浙江電力;2001年05期

9 樓越升;叢爽;;基于弱測量的量子系統(tǒng)消相干控制(英文)[J];中國科學院研究生院學報;2010年05期

10 李宗誠;;邊界交流關(guān)系、量子系統(tǒng)消耗與量子組織均衡——量子開放系統(tǒng)邊界交流均衡分析力學基礎(chǔ)(Ⅱ)[J];原子與分子物理學報;2008年04期

相關(guān)會議論文 前10條

1 楊名;鄭小虎;楊青;董萍;方曙東;王長春;曹卓良;;高維量子系統(tǒng)糾纏濃縮[A];第十五屆全國原子與分子物理學術(shù)會議論文摘要集[C];2009年

2 張明;;量子系統(tǒng)的集合可鎮(zhèn)定性（英文）[A];第十六屆全國量子光學學術(shù)報告會報告摘要集[C];2014年

3 劉曉艷;劉學深;周忠源;丁培柱;;量子系統(tǒng)顯式辛格式的優(yōu)化[A];Structure Preserving Algorithm and Its Applications--Proceedings of CCAST (World Laboratory) Workshop[C];1999年

4 叢爽;;量子系統(tǒng)的相干控制策略及其實現(xiàn)[A];'2010系統(tǒng)仿真技術(shù)及其應(yīng)用學術(shù)會議論文集[C];2010年

5 產(chǎn)林平;叢爽;;開放量子系統(tǒng)量子態(tài)相干保持的控制策略[A];'2010系統(tǒng)仿真技術(shù)及其應(yīng)用學術(shù)會議論文集[C];2010年

6 叢爽;楊霏;;開放量子系統(tǒng)收斂的狀態(tài)控制策略[A];中國自動化學會控制理論專業(yè)委員會B卷[C];2011年

7 張明;戴宏毅;胡德文;;關(guān)于量子系統(tǒng)控制理論的思考——探索量子控制的可能性與極限[A];第二十三屆中國控制會議論文集（上冊）[C];2004年

8 李明;何耀;陳宗海;;二能級開放量子系統(tǒng)的建模與最優(yōu)控制[A];2007系統(tǒng)仿真技術(shù)及其應(yīng)用學術(shù)會議論文集[C];2007年

9 侯俊勇;向安平;劉文莉;唐婷婷;;開放量子系統(tǒng)的動力學過程與量子編碼研究[A];第四屆西部十二省（區(qū)）市物理學會聯(lián)合學術(shù)交流會論文集[C];2008年

10 叢爽;鄭捷;;兩能級量子系統(tǒng)控制場的設(shè)計與操縱[A];'2006系統(tǒng)仿真技術(shù)及其應(yīng)用學術(shù)交流會論文集[C];2006年

相關(guān)重要報紙文章 前10條

1 記者 楊保國;量子系統(tǒng)環(huán)境調(diào)控首次實現(xiàn)[N];科學時報;2011年

2 記者 劉霞;機器學習能重建量子系統(tǒng)首次證明[N];科技日報;2018年

3 記者 李禾;抗量子系統(tǒng)為高通量信息加保密“鋼管”[N];科技日報;2017年

4 高翔;新量子系統(tǒng)創(chuàng)51個量子比特新紀錄[N];中國航空報;2017年

5 記者 聶翠蓉;量子系統(tǒng)創(chuàng)51個量子比特新紀錄[N];科技日報;2017年

6 本報記者 劉霞;量子技術(shù)將在哪些領(lǐng)域大顯身手[N];科技日報;2018年

7 張洋;美公布無人機用于對抗環(huán)境、量子系統(tǒng)專題研究結(jié)果[N];中國航空報;2015年

8 國家社科基金項目“哲學視域下的‘多世界解釋’問題研究”負責人、山西大學教授 賀天平;多世界解釋：量子力學詮釋中的一支奇葩[N];中國社會科學報;2016年

9 記者 劉霞;二維空間量子行走首次實現(xiàn)[N];科技日報;2018年

10 張夢然;光被成功存儲于冷原子氣體中[N];科技日報;2009年

相關(guān)博士學位論文 前10條

1 邱型澤;量子動力學過程中的拓撲現(xiàn)象研究[D];中國科學技術(shù)大學;2019年

2 Sajede Harraz;基于測量的開放量子狀態(tài)調(diào)控[D];中國科學技術(shù)大學;2018年

3 楊靖北;量子系統(tǒng)的測量、狀態(tài)估計與調(diào)控[D];中國科學技術(shù)大學;2018年

4 程l

本文編號：2744692