基于隐李雅普诺夫量子控制的量子纯态调控

已有研究结果表明,在封闭量子系统中,当被控系统满足强正则条件以及内部哈密顿量所有不同于目标态的本征态和目标态直接连接时,能够根据基于状态偏差的李雅普诺夫控制方法设计控制律使控制系统渐近稳定,但当被控系统不满足强正则或至少有一个本征态不和目标态连接时,被称为退化情况,情况将变的复杂.首先提出基于状态偏差的隐李雅普诺夫控制方法来解决这两种退化情况的收敛控制问题,将目标态从本征态拓展到了任意纯态.并且,所提出的方法也可以被用于控制退化情况下的多控制哈密顿量子系统.其次,研究了基于状态偏差和状态距离的隐李雅普诺夫控制方法的关系.最后,通过进行控制系统的数值仿真实验来验证提出的控制方法的正确性和有效性,并对基于状态偏差和状态距离的隐李雅普诺夫控制方法的控制效果进行对比.

量子速率极限时间

系统从初始态演化到目标态所需要的最短时间被定义为量子速率极限时间.此概念可以被用来估量由给定量子态到期望目标态的最大演化速率.本文主要回顾了从封闭系统量子速率极限时间过渡到开放系统量子速率极限时间的发展历程,并讨论了非马尔科夫环境对开放系统量子速率极限时间的影响.希望能对今后量子速率极限时间的发展有所帮助.

不同目标函数的量子系统动态跟踪

针对不同的随时间变化的目标函数,对所给定的封闭量子系统,利用李雅普诺夫稳定性定理进行控制律的设计.对于系统跟踪过程中控制量过大的问题,通过采用自适应算法来加以解决.分别针对不同的目标函数进行了系统仿真实验.在所设计的控制律的作用下,能够使控制系统的输出从任意初态动态跟踪目标系统的状态.仿真实验验证了所提出的控制策略具有根据系统响应过程中出现的控制值过大的情况自适应地调整控制律、对动态目标系统实时跟踪的能力,同时对不同的目标函数具有通用的特性.