本文關(guān)鍵詞：開放系統(tǒng)量子測量與控制的理論研究

  更多相關(guān)文章： 量子測量 開放系統(tǒng) 馬爾科夫 非馬爾科夫 量子計量 量子控制 退相干 反饋

【摘要】：對世界的認(rèn)識和理解離不開測量,加之世界在本質(zhì)上是量子的,因此量子測量本身被賦予更為深遠(yuǎn)的意義。一方面,量子測量理論建立起量子形式與宏觀裝置所在的經(jīng)典世界之間的本質(zhì)聯(lián)系。另一方面,通過量子測量控制量子系統(tǒng)在量子信息處理等領(lǐng)域中起著舉足輕重的作用。實際上,量子系統(tǒng)不可避免地與周圍環(huán)境存在相互作用,這使得研究開放系統(tǒng)的量子測量與控制成為具有重要科學(xué)意義和應(yīng)用價值的課題。本論文所研究的正是這一課題,并著重研究其在量子信息科學(xué)中的應(yīng)用。它主要包括了以下幾個方面的內(nèi)容：1.光腔中系統(tǒng)的動力學(xué)信息可被從光腔中溢出的光子攜帶出去,因此通過連續(xù)性測量這樣的溢出光子可獲取相應(yīng)的光譜圖。我們推廣了這一分析方法,用光譜圖揭示出處于自旋環(huán)境中系統(tǒng)的動力學(xué)是Markovian還是non-Markovian,并且能比較相應(yīng)的馬爾科夫效應(yīng)或非馬爾科夫效應(yīng)的強弱。此外,利用連續(xù)性測量可以判斷環(huán)境之間是否存在關(guān)聯(lián)。2.研究了關(guān)聯(lián)馬爾科夫和非馬爾科夫環(huán)境下的頻率測量精度問題。利用變分法,我們得到了該測量精度的下限。當(dāng)使用標(biāo)準(zhǔn)的拉姆齊測量時,直積態(tài)與最大糾纏態(tài)的計量相等性在最大的關(guān)聯(lián)環(huán)境中仍然成立。更進一步地,我們發(fā)現(xiàn)在關(guān)聯(lián)環(huán)境下,相比于拉姆齊測量,最優(yōu)的測量可以獲得好的多的精度。3.探究了粗�；瘻y量參考系中模糊度隨著轉(zhuǎn)動角度發(fā)生改變的情形(不同的角度代表了不同的參考系)。結(jié)果表明：如果參考系的模糊性只來自于哈密頓量,那么參考系的模糊度會隨著轉(zhuǎn)動角度發(fā)生改變,并且無論哈密頓量的模糊度有多大,量子效應(yīng)都能一直被發(fā)現(xiàn)；如果參考系的模糊度只來自于時間,模糊度則不會隨轉(zhuǎn)動角度而改變。在測量軸轉(zhuǎn)動過程中,退相干環(huán)境有可能幫助經(jīng)典到量子的躍變,這是由于它改變了測量軸的方向。4. Amir等人提出了將信號編碼在通訊方測量基的選取上的協(xié)議,其測量結(jié)果是與通信無關(guān)的,因此可被遺棄。但它不是絕對安全的協(xié)議。我們則利用測量結(jié)果,并且分化Hilbert空間將其改進為一個安全的通信協(xié)議。并且,利用糾錯碼來增加該協(xié)議在噪音環(huán)境下的容錯能力。5.我們研究了貫穿在與各自環(huán)境局域的相互作用的兩個子系統(tǒng)中的非馬爾科夫效應(yīng)。在對局域系統(tǒng)作用時間有額外控制的情況下,兩個子系統(tǒng)間的初始關(guān)聯(lián)能夠?qū)ⅠR爾科夫體系轉(zhuǎn)變?yōu)榉邱R爾科夫體系。進一步的研究非局域非馬爾科夫體系從以下兩個情形：沒有額外控制,非局域非馬爾科夫效應(yīng)僅僅出現(xiàn)在局域動力學(xué)是non-Markovian-non-Markovian或者Markovian-non-Markovian的條件下；有額外的控制,它能夠出現(xiàn)在局域動力學(xué)是Markovian-Markovian條件下。這說明兩個環(huán)境間的關(guān)聯(lián)所起的作用有一個上限：它只能使得信息從環(huán)境返回到系統(tǒng)中的時間有限的短于局域子系統(tǒng)的,而不是無限的短。此外,我們建議了兩個特別的方式去建立兩個環(huán)境間的經(jīng)典關(guān)聯(lián)。最后,通過自旋星型組態(tài)的數(shù)值解,可以獲知環(huán)境的自身關(guān)聯(lián)能夠促進非局域非馬爾科夫效應(yīng)。
【關(guān)鍵詞】：量子測量 開放系統(tǒng) 馬爾科夫 非馬爾科夫 量子計量 量子控制 退相干 反饋
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：O413
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-16
• 第一章 量子測量和開放系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識16-42
• 1.1 量子測量基本理論17-20
• 1.2 量子測量分類20-21
• 1.3 連續(xù)測量21-26
• 1.3.1 光子數(shù)探測22-23
• 1.3.2 相干態(tài)輸入23
• 1.3.3 零差測量23-25
• 1.3.4 外差測量25-26
• 1.4 量子計量學(xué)26-28
• 1.5 量子測量理論存在的問題28-29
• 1.6 開放系統(tǒng)的基本理論29-38
• 1.6.1 封閉孤立的量子體系到開放量子體系29-31
• 1.6.2 馬爾科夫主方程31-36
• 1.6.3 非馬爾科夫主方程36-38
• 參考文獻(xiàn)38-42
• 第二章 自旋環(huán)境下的連續(xù)性測量42-56
• 2.1 系統(tǒng)與光腔耦合模型42-47
• 2.2 馬爾科夫與非馬爾科夫動力學(xué)的揭示47-49
• 2.3 弱譜證明環(huán)境之間的關(guān)聯(lián)49-52
• 2.4 小結(jié)與展望52-54
• 參考文獻(xiàn)54-56
• 第三章 粗�；臏y量參考系56-68
• 3.1 三種參考系粗�；幚�57-63
• 3.1.1 粗粒化的轉(zhuǎn)動頻率ω_058-61
• 3.1.2 粗�；霓D(zhuǎn)動時間t_061-62
• 3.1.3 粗�；D(zhuǎn)動時間與頻率62-63
• 3.2 退相干環(huán)境63-65
• 3.3 本章小結(jié)65-66
• 參考文獻(xiàn)66-68
• 第四章 使用測量基的選取進行安全量子通信68-80
• 4.1 文獻(xiàn)[1]的回顧68-70
• 4.2 安全量子通信70-73
• 4.3 噪音參與的安全通信協(xié)議73-75
• 4.4 本章小結(jié)與展望75-78
• 參考文獻(xiàn)78-80
• 第五章 關(guān)聯(lián)環(huán)境中的量子計量80-94
• 5.1 非關(guān)聯(lián)環(huán)境81-85
• 5.2 關(guān)聯(lián)環(huán)境85-88
• 5.3 討論88-89
• 5.4 本章小節(jié)89-92
• 參考文獻(xiàn)92-94
• 第六章 移相退相干環(huán)境下的非局域非馬爾科夫效應(yīng)94-108
• 6.1 理論模型95-96
• 6.2 三個動力學(xué)過程96-99
• 6.3 額外的控制99-101
• 6.4 經(jīng)典關(guān)聯(lián)的形成101-103
• 6.5 環(huán)境自身關(guān)聯(lián)促進非局域非馬爾科夫效應(yīng)103-104
• 6.6 本章小結(jié)104-106
• 參考文獻(xiàn)106-108
• 第七章 量子反饋108-116
• 7.1 馬爾科夫量子反饋控制108-109
• 7.2 貝葉斯量子反饋控制109-111
• 7.3 延時非馬爾科夫量子反饋控制111
• 7.4 研究展望111-114
• 參考文獻(xiàn)114-116
• 第八章 總結(jié)與展望116-118
• 致謝118-120
• 在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的研究成果120

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1 高山珍,李俊紅,解建軍;7維廣義馬爾科夫方程的解[J];貴州教育學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué));2000年02期

2 高山珍,高靜偉;廣義馬爾科夫方程解的存在性[J];河北職業(yè)技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報;2003年03期

3 蘇濤;詹原瑞;劉家鵬;李杰;;基于馬爾科夫轉(zhuǎn)換下的資本資產(chǎn)定價模型[J];系統(tǒng)管理學(xué)報;2007年03期

4 周丹;袁永博;;基于分類思想的灰色馬爾科夫建設(shè)用地預(yù)測[J];建筑經(jīng)濟;2011年S1期

5 包景東;隨機振蕩中的非馬爾科夫效應(yīng)[J];自然雜志;1992年05期

6 李文清,曹力,吳大進;非馬爾科夫多值噪聲驅(qū)動下系統(tǒng)的平均第一通過時間[J];華中理工大學(xué)學(xué)報;1992年06期

7 包景東;軌道抽樣法研究非馬爾科夫熱激活過程[J];計算物理;1992年03期

8 楊春巍;馬爾科夫質(zhì)量控制模型[J];重慶建筑大學(xué)學(xué)報;1997年01期

9 曹昌祺;原子自發(fā)輻射的非馬爾科夫理論[J];量子光學(xué)學(xué)報;2002年S1期

10 劉丹紅,張世英,蘇為東;馬爾科夫轉(zhuǎn)換的資本資產(chǎn)定價模型及其最大似然估計[J];天津大學(xué)學(xué)報(社會科學(xué)版);2003年04期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 孫凱樂;於亞飛;張智明;;自旋系統(tǒng)中非馬爾科夫的研究[A];第十六屆全國量子光學(xué)學(xué)術(shù)報告會報告摘要集[C];2014年

2 曹昌祺;;原子自發(fā)輻射的非馬爾科夫理論[A];第十屆全國量子光學(xué)學(xué)術(shù)報告會論文論文集[C];2002年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 記者 吳長鋒;時而馬爾科夫 時而非馬爾科夫[N];科技日報;2011年

2 本報駐俄羅斯記者　　馬劍;“漂在石油上”的城市[N];人民日報;2006年

3 臧文茜;“橙色革命”如夢方醒烏民眾悲觀看待“聯(lián)合政府”[N];第一財經(jīng)日報;2006年

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1 李繁飆;半馬爾科夫跳變系統(tǒng)的分析和綜合[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

2 謝東;開放系統(tǒng)量子測量與控制的理論研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2015年

3 鄒紅梅;非馬爾科夫環(huán)境下量子系統(tǒng)的非經(jīng)典效應(yīng)[D];湖南師范大學(xué);2014年

4 龍少華;奇異時滯馬爾科夫系統(tǒng)的容許性問題研究[D];電子科技大學(xué);2013年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 喬鐵;帶半馬爾科夫切換的隨機系統(tǒng)的指數(shù)穩(wěn)定性[D];鄭州大學(xué);2015年

2 柏久麟;馬爾科夫機制轉(zhuǎn)換混合頻率數(shù)據(jù)模型的應(yīng)用[D];中央民族大學(xué);2015年

3 朱璽;中文微博情感傾向性分析研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

4 佟杰;基于改進的隱馬爾科夫體制轉(zhuǎn)換ARMA-GARCH模型的高頻數(shù)據(jù)預(yù)測[D];北京理工大學(xué);2015年

5 張雁雁;面向行人防碰撞預(yù)警的駕駛員駕駛意圖辨識方法研究[D];大連理工大學(xué);2015年

6 文可欽;具有時滯的馬爾科夫不確定參數(shù)隨機系統(tǒng)穩(wěn)定性分析[D];電子科技大學(xué);2013年

7 張盟;馬爾科夫調(diào)制跳擴散模型下的歐式期權(quán)定價[D];蘇州大學(xué);2013年

8 劉義;馬爾科夫跳變系統(tǒng)的有限時間穩(wěn)定與鎮(zhèn)定[D];天津大學(xué);2012年

9 李偉;幾類馬爾科夫切換隨機系統(tǒng)的滑模控制[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2013年

10 宋丹丹;若干開放系統(tǒng)的非馬爾科夫動力學(xué)研究[D];山西師范大學(xué);2015年

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本文編號：521071