伴隨著量子衛(wèi)星、量子計算機領(lǐng)域新成果的不斷出現(xiàn),量子信息技術(shù)引起了人們越來越多的關(guān)注。量子系統(tǒng)控制對于推動量子信息技術(shù)的發(fā)展具有重要作用。特別地,高維量子系統(tǒng)的控制具有更大的實際意義,但其控制也更加困難,例如高維封閉量子系統(tǒng)非孤立本征態(tài)的制備問題就沒有得到很好的解決。量子網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是節(jié)點由量子系統(tǒng)構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),其一致性與分布式量子計算和量子通信具有密切關(guān)系,但量子網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的量子特性使其比經(jīng)典網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的研究困難得多。在此背景下,本論文借助李雅普諾夫穩(wěn)定性理論研究高維封閉量子系統(tǒng)非孤立本征態(tài)的制備和量子網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的一致性控制問題,具體研究內(nèi)容可以概括如下:（1）基于粒子群優(yōu)化的高維封閉量子系統(tǒng)李雅普諾夫控制。針對高維封閉量子系統(tǒng),設(shè)計含有待定參數(shù)的李雅普諾夫控制律,提出利用粒子群算法結(jié)合路徑規(guī)劃的方法確定控制律中的未知參數(shù),實現(xiàn)系統(tǒng)對于非孤立本征態(tài)的高概率布居轉(zhuǎn)移。首先,借助二次型李雅普諾夫函數(shù)V=<ψ|Pψ>設(shè)計含有待定參數(shù)的控制律,待定參數(shù)為實對角矩陣P。其次,基于系統(tǒng)的能級躍遷圖,按照由遠及近的順序規(guī)劃一條連通目標(biāo)本征態(tài)的完全路徑,由于矩陣P的對角元與連通圖中的能級有對應(yīng)關(guān)... 

【文章來源】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖３．４利用粒子群算法確定／＞矩陣的情況下五能級量子系統(tǒng)的布居演化曲線，其中數(shù)字??

０?１Ｓ？＾？３００?４００?５￡？？）０?７（Ｋ）８？！？Ｋ？??時間（ａ．ｕ．）??圖３．４利用粒子群算法確定／＞矩陣的情況下五能級量子系統(tǒng)的布居演化曲線，其中數(shù)字??‘Ｖ”代表本征態(tài)１易＞??（２）三個量子位組成的量子系統(tǒng)仿真實驗??給定一個由三個量子位組成的量子系統(tǒng)，其內(nèi)部哈密頓量／／〇和控制哈密頓??量仏分別為??Ｈ０?＝?２ａｚ?（ｇ）?／?（８＞?／?

｜４＞?＝丨１１１＞?＝?［０，…，０，１］Ｔ。這里假設(shè)目標(biāo)態(tài)為ＩＤ，系統(tǒng)的初始態(tài)為??Ｉ?Ｖ？０?＞?＝忐［ＶＩ，?ＶＩ，?ＶＳ，?ＶＨ，?ＶＩＩ，?Ｖ＾，?ＶＷ）＇控制強度?＆?取?〇．２。??根據(jù)控制哈密頓量可以得到系統(tǒng)的能級躍遷圖如下圖３．５所示。由于??每條路徑的強度都為１，我們?nèi)芜x一條到達丨七〉的路徑：??７－＞５＾８－＞６－＞４－＞３＾２－？１??根據(jù)該路徑可以得出矩陣Ｐ的對角元之間滿足Ｐ７?＞?Ｐ５?＞?＞?Ｐ６?＞?Ｐ４?＞??Ｐ３?＞?Ｐ２?＞?Ｐｉ。???—０??圖３．５三量子位系統(tǒng)的能級躍遷圖??在粒子群算法中，我們?nèi)×Ｗ尤旱囊?guī)模為ｍ?＝?１５，學(xué)習(xí)因子＾，￡：２取２，慣??性系數(shù)〇）?＝?０．５，?＆和『２是０與１之間的隨機數(shù)。隨機初始化的過程與上個實驗類??似，；ｃ７?＝?２?＋?Ａ７ｒａｎｄ（ｌ，１０），?Ａ７＝０．１，ｘ５＝；ｔ７?—、廠抓＃；！，；！。），Ａ５＝０．５，其??他的參數(shù)設(shè)置為４８＝０．３，Ａ６，Ａ４，Ａ３，Ａ２，Ａｊ＿均�。埃�。同樣的，設(shè)置Ｐ７的最大位置??變化范圍ｘ７（ｉ）?ｅ?［１．０，２．０］，ｚ５（ｉ）?ｅ?［ｘ７（ｉ）?－￡５，ｘ７（ｉ）］，ｑ?＝?〇．５，?ｆ８，ｆｗ３，ｅ２取??０．２，／＼的最大位置變化范圍取々（ｉ）?ｅ?［０．１，ｘ２（〇］。??同樣

【參考文獻】：
期刊論文
[1]量子態(tài)估計簡介及其在超導(dǎo)電路電動力學(xué)系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]. 楊陽,齊波,崔巍.  控制理論與應(yīng)用. 2017(11)
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[3]給定環(huán)境下穩(wěn)定開放量子系統(tǒng)的哈密頓量方法[J]. 閆家臻,匡森,陳蒙西,叢爽.  控制理論與應(yīng)用. 2017(11)
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本文編號：3344553