本文選題：量子反饋控制 + 量子糾纏資源�。� 參考：《國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)》2016年博士論文

【摘要】：量子控制是量子物理與控制科學(xué)交叉形成的新興學(xué)科,旨在從控制論的角度研究量子效應(yīng)系統(tǒng)的演化及其調(diào)控問題。量子反饋控制,作為量子控制理論的重要組成部分,已經(jīng)吸引了國內(nèi)外研究人員從多角度開展相關(guān)研究,并在理論與實驗方面均取得了令人矚目的成果�；诹孔訙y量反饋控制的糾纏態(tài)制備與糾纏態(tài)應(yīng)用問題,是量子控制中的重要研究課題,為人們利用量子糾纏資源來提高信息處理能力提供了廣闊的空間。本文從量子反饋控制的角度出發(fā),以典型量子糾纏資源為對象,研究了典型量子糾纏態(tài)的制備與應(yīng)用問題。主要內(nèi)容可歸納為以下四個方面:1)針對量子反饋控制的理論與實驗成果,對量子測量反饋控制進(jìn)行了研究。分析了量子計數(shù)探測與零拍測量這兩種典型連續(xù)弱測量方式,從測量方式、控制方法以及應(yīng)用范圍等角度,探討了馬爾科夫反饋控制模型與貝葉斯反饋控制模型,對兩種控制模型進(jìn)行了比較研究。2)基于量子測量反饋控制機(jī)理,提出了確定性制備量子糾纏態(tài)的方法。結(jié)合腔量子動力學(xué)系統(tǒng),從實際物理模型出發(fā),建立相應(yīng)的量子控制模型,設(shè)計反饋控制策略,實現(xiàn)典型對稱多粒子Dicke態(tài)的確定性制備,并且結(jié)合具體的數(shù)值實例,仿真驗證了所提出的控制方法的有效性以及所得結(jié)論的正確性。3)利用不同條件的量子糾纏資源,提出了相應(yīng)的概率量子隱形傳態(tài)方案。根據(jù)發(fā)送方與接收方所擁有糾纏資源的信息特點(diǎn),通過引入輔助粒子與構(gòu)造特殊形式的酉變換矩陣,在僅發(fā)送方掌握糾纏信息或發(fā)送方與接受方共同掌握糾纏信息的條件下,實現(xiàn)量子態(tài)傳輸任務(wù)。同時,利用腔量子動力學(xué)系統(tǒng),對所提方案的物理可實現(xiàn)問題進(jìn)行了詳細(xì)研究。4)根據(jù)量子糾纏通道的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),提出了相應(yīng)的概率量子遠(yuǎn)程態(tài)制備方案。分析了量子遠(yuǎn)程態(tài)制備與隱形傳態(tài)的異同點(diǎn),根據(jù)發(fā)送方與接收方之間的糾纏資源信息結(jié)構(gòu),研究了如何在僅發(fā)送方掌握糾纏信息或發(fā)送方與接受方共同掌握糾纏信息的條件下,實現(xiàn)量子遠(yuǎn)程態(tài)制備方案。同時,從成功概率與經(jīng)典信息代價方面,對所提出的量子態(tài)制備方案進(jìn)行了分析。本文在分析量子控制理論與實驗研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,結(jié)合現(xiàn)有量子測量反饋控制的研究成果,開展了量子糾纏態(tài)確定性地制備和糾纏資源應(yīng)用問題的研究工作,拓寬了量子控制理論與糾纏資源的研究范圍。
[Abstract]:Quantum control is a newly emerging subject of quantum physics and control science. It aims to study the evolution and regulation of quantum effect system from the perspective of cybernetics. Quantum feedback control, as an important component of quantum control theory, has attracted the research of people at home and abroad from many angles and in theory and reality The problem of entanglement state and entanglement state application based on quantum measurement feedback control is an important research topic in quantum control. It provides a broad space for people to use quantum entanglement resources to improve the ability of information processing. From the perspective of quantum feedback control, this paper is based on typical quantum. The preparation and application of entangled resources are studied. The main contents can be summed up in the following four aspects: 1) according to the theoretical and experimental results of quantum feedback control, the feedback control of quantum measurement is studied. The two typical continuous weak measurement methods, quantum counting detection and zero beat measurement, are analyzed. The Markov feedback control model and Bayesian feedback control model are discussed in terms of quantity mode, control method and application range. The two control models are compared and studied.2) based on the quantum feedback control mechanism, a deterministic method for preparing quantum entanglement state is proposed. On the basis of the model, the corresponding quantum control model is established and the feedback control strategy is designed to realize the deterministic preparation of the typical symmetric multi particle Dicke state. The validity of the proposed control method and the correctness of the obtained conclusion are verified by the simulation of the specific numerical examples. The corresponding quantum entanglement resources are presented by using the different conditions of quantum entanglement resources. Based on the information characteristics of the entangled resources owned by the sender and the recipient, by introducing the auxiliary particles and constructing a special form of unitary transformation matrix, the quantum state transmission task is realized under the entangled information of the sender and the sender and the receiver to master the entanglement information. Based on the structure characteristics of the quantum entanglement channel, the corresponding quantum remote state preparation scheme is proposed based on the structure characteristics of the quantum entanglement channel. The similarities and differences between the preparation of the quantum remote state and the teleportation of the teleportation are analyzed, and the entanglement resource information structure between the transmitter and the receiver is analyzed, according to the structure characteristics of the quantum entanglement channel,.4. This paper studies how to realize the scheme of quantum remote state preparation under the condition that only the sender grasps the entanglement information or the sender and the receiver master the entangled information together. At the same time, the proposed quantum state preparation scheme is analyzed from the success probability and the classic information cost. This paper analyzes the current situation of quantum control theory and experimental research. On the basis of the research results of the current quantum measurement feedback control, the research work on the deterministic preparation of quantum entangled states and the application of entangled resources has been carried out, and the research scope of quantum control theory and entanglement resources is widened.

【學(xué)位授予單位】：國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O413;O231

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本文編號：1800829