基于測量的開放量子狀態(tài)調(diào)控.pdf

1、開放量子系統(tǒng)中，量子的狀態(tài)會受到環(huán)境的作用而產(chǎn)生退相干，這是實(shí)際量子計(jì)算中人們面對的最大問題之一。量子測量可以被作為量子系統(tǒng)動力學(xué)轉(zhuǎn)移的控制手段之一。在本文中，我們使用測量和哈密頓控制兩種方式對二能級量子系統(tǒng)的狀態(tài)進(jìn)行如下調(diào)控:1）基于最優(yōu)測量的量子態(tài)轉(zhuǎn)移控制。2）基于弱測量對初始純態(tài)中相位阻尼的量子最優(yōu)噪聲抑制。3）基于弱測量對量子混合態(tài)的噪聲防護(hù)。
　　1)我們提出一種利用一系列非選擇性投影測量來實(shí)現(xiàn)二維量子系統(tǒng)中量子態(tài)轉(zhuǎn)移的

2、最優(yōu)控制方法。證明對于一個給定的初始狀態(tài)，總是可以找到相應(yīng)的投影算符能夠有效地將給定的初始狀態(tài)轉(zhuǎn)移到任意目標(biāo)純態(tài)。我們利用外加控制來補(bǔ)償系統(tǒng)自由演化的影響。在如下三種情況下進(jìn)行數(shù)值仿真和特性分析:不考慮自由演化，考慮自由演化，以及存在外加控制場作用。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用外加控制場的最優(yōu)測量控制更加有效。
　　2)任意二能級量子系統(tǒng)中的量子位純態(tài)會受到相位阻尼的影響。本論文的目的是找到最優(yōu)控制方案，以盡可能的將受阻尼演化后的量子狀

3、態(tài)恢復(fù)到其初始純態(tài)。我們設(shè)計(jì)不同基下的強(qiáng)度相關(guān)測量和控制校正旋轉(zhuǎn)來恢復(fù)任意二能級量子純態(tài)。我們設(shè)計(jì)最佳測量強(qiáng)度以達(dá)到系統(tǒng)信息獲取，相位阻尼噪聲和測量干擾之間的最佳平衡。我們研究如下兩種情況:(i)初始狀態(tài)中具有y方向分量;(ii)初始狀態(tài)中不具有y方向分量。推導(dǎo)并給出各種初始狀態(tài)下控制方案的最優(yōu)參數(shù)和性能。
　　3)另外，我們討論了通過自適應(yīng)測量和控制操作來抑制量子混合態(tài)中系統(tǒng)噪聲的可能性。此研究目標(biāo)為找到使輸入和輸出狀態(tài)盡可能接