导读:本文包含了量子系统控制论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:量子参数共振,频域控制,最优控制计算
量子系统控制论文文献综述
史彬[1]（2019）在《量子参数共振系统控制问题研究》一文中研究指出相干性和量子纠缠是量子系统最特殊和有趣的特性,它们使量子计算成为可能,并使其具有加速特定问题求解速度的潜力。量子计算机往往对设备和环境温度有及其严格的要求,因为量子系统不可避免地会与环境发生相互作用,使得量子比特之间退相干。在量子信息以及量子控制领域,使用特定频率的周期信号或拟周期信号实现能级间共振跃迁是常用的调控量子态的工程方法。即使在高温环境下,也可以通过量子调控保持量子比特间的相干性。本文研究了量子参数共振系统的控制问题,主要结果包括以下几个方面:(1)在频域上,研究了开放量子系统中,多比特量子参数谐振子的纠缠动力学的控制问题。量子参数谐振子的纠缠存在的参数空间与经典参数共振的不稳定域有密切联系。我们分析了在欧姆谱环境下共振参数,尤其是信号频率对量子纠缠的影响,并且分析了拟周期复杂信号激励下的量子纠缠的演化。由此,我们可以从参数共振的角度解释共振跃迁,分析具有时间周期哈密尔顿量的量子系统,此研究结果也可以用于量子系统或器件的参数设计上,例如约瑟夫森结、量子参数放大器等。(2)在时域上,研究了通过最优脉冲控制序列调控量子态的问题。在传统的梯度上升脉冲工程(GRAPE)的基础上引入了时间尺度变换等数值优化方法,优化控制脉冲时间宽度,可以一定程度上提高保真度和减小由于设备非线性等引起的误差。改进算法的优点在核磁共振下双比特同核自旋系统的仿真中得到验证,并在量子态调控领域具有广泛的应用前景。(本文来源于《浙江大学》期刊2019-01-14）
闫家臻[2]（2018）在《基于李雅普诺夫理论的高维封闭量子系统及量子网络系统控制》一文中研究指出伴随着量子卫星、量子计算机领域新成果的不断出现,量子信息技术引起了人们越来越多的关注。量子系统控制对于推动量子信息技术的发展具有重要作用。特别地,高维量子系统的控制具有更大的实际意义,但其控制也更加困难,例如高维封闭量子系统非孤立本征态的制备问题就没有得到很好的解决。量子网络系统是节点由量子系统构成的网络系统,其一致性与分布式量子计算和量子通信具有密切关系,但量子网络系统的量子特性使其比经典网络系统的研究困难得多。在此背景下,本论文借助李雅普诺夫稳定性理论研究高维封闭量子系统非孤立本征态的制备和量子网络系统的一致性控制问题,具体研究内容可以概括如下:(1)基于粒子群优化的高维封闭量子系统李雅普诺夫控制。针对高维封闭量子系统,设计含有待定参数的李雅普诺夫控制律,提出利用粒子群算法结合路径规划的方法确定控制律中的未知参数,实现系统对于非孤立本征态的高概率布居转移。首先,借助二次型李雅普诺夫函数V=<ψ|Pψ>设计含有待定参数的控制律,待定参数为实对角矩阵P。其次,基于系统的能级跃迁图,按照由远及近的顺序规划一条连通目标本征态的完全路径,由于矩阵P的对角元与连通图中的能级有对应关系,因此可以沿着所规划的路径以递减顺序设计矩阵P对角元的初始值。然后,利用所设计的对角元为多维粒子的每个维度设计初始可行解空间,并作为迭代过程中限制粒子位置变化范围的约束条件,从而提高算法的收敛速度。最后按照粒子群算法的基本步骤搜索最优矩阵P,并在一个五能级量子系统和一个叁量子位系统上进行仿真实验,以验证该方案的效果。(2)量子网络系统的轨道一致性控制。对于哈密顿量存在情况下由n个相同的m能级量子子系统构成的一般量子网络系统,相互作用绘景下的对称一致性状态恰好对应薛定谔绘景下的一个轨道,即对称一致性状态的H-轨道。论文首先借助相互作用绘景变换和拉塞尔不变集原理,分析量子网络系统的轨道一致性,获得当量子相互作用图连通且系统哈密顿量置换不变时量子网络对于目标一致性状态的H-轨道的收敛性条件。然后,设计相应的交换算子使得系统收敛到相互作用绘景下目标对称一致性状态的H-轨道上。最后,对四量子位网络系统和叁个全同叁能级子系统组成的量子网络系统分别进行轨道一致性的数值仿真实验,以验证理论结果的正确性和交换算子设计方法的有效性。(本文来源于《中国科学技术大学》期刊2018-05-26）
方双红[3]（2016）在《连续变量量子密钥分发系统控制技术研究》一文中研究指出随着通信技术的不断发展,信息安全已经越来越引起人们的重视,如今信息泄露的事件时有发生,现有的计算机网络和经典通信网络都依赖传统的密码体制来保障信息安全,而随着计算机能力的不断提升,特别是超级计算机、量子计算机等新事物的出现,这种依赖数学密码的体制已经远远不能满足社会的安全需求,为此,人们在不断的寻找和探索新的方法来不断提高信息安全,正是因为如此,人们把目光聚集到了量子保密通信上。量子保密通信是以量子物理定律为安全保障,结合经典密码学以及经典通信的交叉学科,为通信学科的发展提供了一种新的思路。目前,量子保密通信发展迅速,给军事和商业领域的信息安全带来了新的曙光,其前景不可估量。在当今这个信息化,大数据的时代,因量子保密通信在信息安全方面具有先天的优势,这使得政府,各大高校及科研机构投入大量资源和人力进行研究。相比于离散变量量子密钥分发,连续变量量子密钥分发(简称CV-QKD)因其实现成本低,密钥生成率高,易集成及稳定性好等优点而受到各大科研机构的青睐。特别地,连续变量量子密钥分发系统能够很好的与现有的光网络融合,因此,连续变量量子密钥分发的发展前景比离散变量更加乐观。本文重点围绕连续变量量子密钥分发展开研究,主要完成以下几个方面的任务：(1)连续变量量子密钥分发试验系统研究。本文对CV-QKD系统各主要模块分别作了介绍。首先从系统的架构出发,把系统划分为哪几个物理层次,在此基础上分别就CV-QK D系统的光路电路模块,上位机模块,后处理模块等的功能以及各部分之间的关系进行了详细阐述。(2)连续变量量子密钥分发系统FPGA控制模块研究。对于一个通信系统,底层的数据传输是一个非常重要的数据通道,而FPGA控制模块完成了这一使命。本文首先整体概述了FPGA的作用以及包括哪些主要的资源,逻辑接口等,接着分别就FPGA数据控制部分,时钟控制以及FPGA控制模块的具体设计这叁大主要模块做了非常详细的介绍,在介绍的过程中,本着以CV-QKD系统为中心的原则,将二者结合起来,以体现该模块在系统中的重要地位。(3)连续变量量子密钥分发系统中信号检测研究及数据接收方法设计。信号检测和数据接收是CV-QKD系统中非常重要的两个问题,文章讨论了影响检测的因素以及检测效率,信号进行检测之后,接着Bob端完成数据的接收。文章描述了数据接收的过程,并介绍了一种应用于该系统的同步方法。(4)提出了一种新型连续变量量子密钥分发系统同步方案。本文针对高速CVQKD实验系统同步方案中存在的不足,提出了一种基于m序列同步的新型同步方案。首先文章从理论上介绍了方案的同步机制,然后对其性能进行仿真分析,最后通过对比分析阐述了两种同步方案的优缺点。(本文来源于《西北大学》期刊2016-06-01）
丛爽[4]（2014）在《量子系统控制做什么?》一文中研究指出本文从系统控制的角度,根据量子系统控制已经做出的一些研究结果,对量子系统的状态、量子系统模型、特性分析和各种量子系统的控制,对量子系统控制能做什么以及怎么做进行系统性的较深入的介绍。文中对量子系统控制还要做什么进行了展望。(本文来源于《系统仿真技术及其应用学术论文集（第15卷）》期刊2014-10-09）
张洪革,郝晨露,陈晨[5]（2014）在《基于旋光-双反射结构的星载量子密钥分发精跟踪系统控制算法研究》一文中研究指出研究了旋光-双反射结构作为星载量子密钥分发终端的精跟踪系统时的反射光偏振态保持情况,分析了反射光面(由入射光和反射光适量确定)不一致导致的反射光子偏振态变化情况,并计算了此时可能引入的量子误码率。根据双反射结构的特点,给出了两个反射镜法线方向与入射光、出射光矢量之间的关系,并据此提出了旋光-双反射结构的卫星精跟踪系统控制算法。(本文来源于《量子光学学报》期刊2014年03期）
[6]（2014）在《量子系统控制方兴未艾》一文中研究指出量子控制是量子力学理论与控制论交叉形成的新兴学科,研究的内容主要是从系统论和控制论的观点,探索量子体系动力学的演化规律、分析量子系统内部特性及研究量子系统状态和轨迹调控与实现的系统控制理论与方法。从本质上看,量子比特初态的制备、量子逻辑门的构造、量子消相干过程的抑制、纠缠态的制备和保持等都可以归结为控制问题。量子系统自身所具有的相干性及其消相干、测量的塌缩性、量子纠缠(本文来源于《科技导报》期刊2014年22期）
薛静静,丛爽,胡龙珍[7]（2013）在《开放量子系统控制的状态保持及其特性分析》一文中研究指出针对时间无卷积的二能级non-Markovian开放量子系统,在固定系统频率和环境温度的情况下,基于李雅普诺夫的量子控制方法,设计了状态转移及其保持的控制器;在系统从迭加态到迭加态转移的基础上,进行了迭加态的保持控制;在Matlab环境下进行系统仿真实验。通过状态保持前后容错性的对比实验,显示出所设计出的状态保持控制律的优越性;同时分析了控制参数对系统状态保持时间长短的影响,给出了最佳控制参数。(本文来源于《第叁十二届中国控制会议论文集（E卷）》期刊2013-07-26）
丛爽[8]（2012）在《几何代数及其在量子系统控制中的应用》一文中研究指出首先从几何代数最基本的概念出发,介绍内积、外积与几何积之间的关系;然后从平面几何代数的层面,介绍平行向量、垂直向量与几何积之间的关系。重点介绍由3个正交向量的几何积所构成的伪标量(虚数)与自旋1/2粒子的量子系统中所使用的泡利旋转矩阵代数之间的关系。基于所描述的关系,并结合另一种描述单量子几何运行轨迹的表达方式Bloch球,将单个量子位上的任意幺正算符写成旋转与总相位移动的结合,任何一个量子位的操控可以通过幺正算符来完成。所阐述的概念虽然很基础,很抽象,但很重要,也很实用。(本文来源于《中国科技论文》期刊2012年10期）
丛爽[9]（2012）在《基于李雅普诺夫量子系统控制方法的状态调控》一文中研究指出从多方面对基于李雅普诺夫的量子系统控制方法进行了系统深入地研究,包括该方法与最优控制的关系;李雅普诺夫函数与性能指标之间的关系;几种常用李雅普诺夫函数下的控制所能解决的问题,适用范围和所存在的问题等.在此基础上,结合量子系统本身所具有的特点,分别针对本征态,迭加态和混合态的制备与调控目标,总结出多种不同控制问题的改进方案.对不同改进方案的设计思想,所能解决的问题,物理意义及其适用范围等进行剖析,系统化了一套基于李雅普诺夫稳定性理论对量子系统进行状态调控的设计方法.(本文来源于《控制理论与应用》期刊2012年03期）
楼越升[10]（2010）在《量子系统控制场设计方法研究》一文中研究指出寻找有效的量子系统控制场设计方法在量子控制理论以及实践中占有关键的地位,对量子信息、量子物理、化学选键、纳米及微生物技术等领域的发展具有重要的指导意义。但是由于量子系统本身的一些特性,对一般的高维复杂量子系统的控制场设计依然是很困难的,目前还没一种普适的量子控制场的设计方法,还需要广大的科研工作者付出不懈的努力。在这一背景下,本论文重点研究了量子位系统的控制场开环设计、封闭量子系统一般混合态的量子Lyapunov设计以及开放量子系统的控制场设计等问题。具体内容包含一下几个方面：1、研究Lyapunov控制场设计技术在封闭量子系统中的应用问题。首先,利用相互作用图景变换将量子系统的动力学方程变换为齐次双线性方程,在此基础上设计Lyapunov控制律实现封闭量子系统一般混合态的控制；其次,针对目前Lyapunov方法普遍存在的收敛性问题,证明了一定条件下Lyapunov方法收敛的充分必要条件。利用量子状态的相干向量表示,设计Lyapunov函数的虚拟观测量算符,在保证控制律的稳定性的基础上,从Barblat引理出发,获得量子系统最大状态不变集的结构,通过分析最大不变集中状态的动力学稳定性,证明一定条件下量子Lyapunov方法收敛的充分必要条件；第叁,针对量子系统在Lyapunov控制律作用下无法收敛到给定的目标状态的情况,利用李群分解技术对量子Lyapunov方法进行改进,提出量子跃迁路径规划策略,实现到目标状态的控制,并证明了该策略的收敛性；最后,通过数值仿真实验检验了相应的分析以及所提策略的正确性。2、针对量子位系统进行控制场设计。首先,基于单量子位系统状态的Bloch球表示,从几何的角度设计控制场实现单量子位任意纯态之间的演化；其次,对于双量子位系统,根据绝热通道技术来设计控制脉冲,并利用不同脉冲之间的相干相位来制备不同的状态,分析并总结出了相干相位与制备的状态之间的近似关系；第叁,从各个基本控制脉冲的物理意义出发,根据系统控制哈密顿量与能级跃迁结构之间的关系着手,针对多量子位系统设计控制脉冲序列,实现布居数的相干转移;第四,进行系统数值仿真实验对所设计的控制场进行检验。3、研究开放量子系统控制场的设计问题。首先,从最简单的情况出发,研究外加控制场对粒子间相互作用引起的纯度以及相干性变化产生的影响,并设计控制场保持被控粒子的纯度以及消除粒子纯度的波动；第二,提出将系统粒子与辅助粒子间的相互作用作为控制手段,引入局部非幺正作用,并设计相互作用强度变化以对系统粒子的纯度和相干性进行补偿,以及抵消系统粒子的消相干过程；最后,进行系统数值仿真实验,验证了所设计控制场的有效性。4、定义了一种弱测量算符的结构,并给出其参数需要满足的充分条件。分析弱测量对不同量子系统状态演化的影响,并讨论其在开放量子系统耗散及消相干控制问题中的应用。(本文来源于《中国科学技术大学》期刊2010-04-01）
量子系统控制论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
伴随着量子卫星、量子计算机领域新成果的不断出现,量子信息技术引起了人们越来越多的关注。量子系统控制对于推动量子信息技术的发展具有重要作用。特别地,高维量子系统的控制具有更大的实际意义,但其控制也更加困难,例如高维封闭量子系统非孤立本征态的制备问题就没有得到很好的解决。量子网络系统是节点由量子系统构成的网络系统,其一致性与分布式量子计算和量子通信具有密切关系,但量子网络系统的量子特性使其比经典网络系统的研究困难得多。在此背景下,本论文借助李雅普诺夫稳定性理论研究高维封闭量子系统非孤立本征态的制备和量子网络系统的一致性控制问题,具体研究内容可以概括如下:(1)基于粒子群优化的高维封闭量子系统李雅普诺夫控制。针对高维封闭量子系统,设计含有待定参数的李雅普诺夫控制律,提出利用粒子群算法结合路径规划的方法确定控制律中的未知参数,实现系统对于非孤立本征态的高概率布居转移。首先,借助二次型李雅普诺夫函数V=<ψ|Pψ>设计含有待定参数的控制律,待定参数为实对角矩阵P。其次,基于系统的能级跃迁图,按照由远及近的顺序规划一条连通目标本征态的完全路径,由于矩阵P的对角元与连通图中的能级有对应关系,因此可以沿着所规划的路径以递减顺序设计矩阵P对角元的初始值。然后,利用所设计的对角元为多维粒子的每个维度设计初始可行解空间,并作为迭代过程中限制粒子位置变化范围的约束条件,从而提高算法的收敛速度。最后按照粒子群算法的基本步骤搜索最优矩阵P,并在一个五能级量子系统和一个叁量子位系统上进行仿真实验,以验证该方案的效果。(2)量子网络系统的轨道一致性控制。对于哈密顿量存在情况下由n个相同的m能级量子子系统构成的一般量子网络系统,相互作用绘景下的对称一致性状态恰好对应薛定谔绘景下的一个轨道,即对称一致性状态的H-轨道。论文首先借助相互作用绘景变换和拉塞尔不变集原理,分析量子网络系统的轨道一致性,获得当量子相互作用图连通且系统哈密顿量置换不变时量子网络对于目标一致性状态的H-轨道的收敛性条件。然后,设计相应的交换算子使得系统收敛到相互作用绘景下目标对称一致性状态的H-轨道上。最后,对四量子位网络系统和叁个全同叁能级子系统组成的量子网络系统分别进行轨道一致性的数值仿真实验,以验证理论结果的正确性和交换算子设计方法的有效性。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
量子系统控制论文参考文献
[1].史彬.量子参数共振系统控制问题研究[D].浙江大学.2019
[2].闫家臻.基于李雅普诺夫理论的高维封闭量子系统及量子网络系统控制[D].中国科学技术大学.2018
[3].方双红.连续变量量子密钥分发系统控制技术研究[D].西北大学.2016
[4].丛爽.量子系统控制做什么?[C].系统仿真技术及其应用学术论文集（第15卷）.2014
[5].张洪革,郝晨露,陈晨.基于旋光-双反射结构的星载量子密钥分发精跟踪系统控制算法研究[J].量子光学学报.2014
[6]..量子系统控制方兴未艾[J].科技导报.2014
[7].薛静静,丛爽,胡龙珍.开放量子系统控制的状态保持及其特性分析[C].第叁十二届中国控制会议论文集（E卷）.2013
[8].丛爽.几何代数及其在量子系统控制中的应用[J].中国科技论文.2012
[9].丛爽.基于李雅普诺夫量子系统控制方法的状态调控[J].控制理论与应用.2012
[10].楼越升.量子系统控制场设计方法研究[D].中国科学技术大学.2010