線性量子光學(xué)系統(tǒng)的反饋控制.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，人們對客觀世界的認(rèn)識不斷復(fù)雜化和微觀化，量子效應(yīng)凸顯其重要性。面對各種量子效應(yīng)，與其采用措施加以抑制使其回到經(jīng)典力學(xué)的框架內(nèi)，不如利用量子控制論來對這些效應(yīng)加以利用。與此同時(shí)，量子和納米技術(shù)的迅猛發(fā)展，也推動了對于量子反饋控制的研究。
　　本課題主要內(nèi)容是針對包含擠壓器和直接耦合的線性量子光學(xué)系統(tǒng)的反饋控制研究。在介紹了研究量子控制必需的數(shù)學(xué)、物理及控制理論知識之后，建立了線性量子光學(xué)系統(tǒng)模型。在此基礎(chǔ)之上，提

2、出了一種包含擠壓器和直接耦合技術(shù)正交表象下簡化的狀態(tài)方程。推導(dǎo)了該系統(tǒng)的相關(guān)耗散特性，得到其物理可實(shí)現(xiàn)的條件，并在實(shí)際控制器設(shè)計(jì)中體現(xiàn)了其優(yōu)勢。然后分別設(shè)計(jì)了線性量子系統(tǒng)的H∞控制和LQG相干控制。通過對具體控制器的設(shè)計(jì)，給出了控制器設(shè)計(jì)的方法，并驗(yàn)證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性及各項(xiàng)指標(biāo)。在H∞控制器設(shè)計(jì)中，針對以光學(xué)器件搭建的線性量子光學(xué)系統(tǒng)，給出其H?控制器設(shè)計(jì)條件和經(jīng)典—量子混合控制器的設(shè)計(jì)方案。利用LQG指標(biāo)的相關(guān)優(yōu)勢，針對改進(jìn)型線性量子系

3、統(tǒng)，設(shè)計(jì)了其LQG相干控制器。在建立其閉環(huán)系統(tǒng)和LQG指標(biāo)形式的基礎(chǔ)之上，提出了一種參數(shù)化方法和二級優(yōu)化技術(shù)的數(shù)值優(yōu)化方案，同時(shí)對相干控制器，擠壓器和直接耦合系數(shù)進(jìn)行尋找最優(yōu)參數(shù)值。最后通過實(shí)例證明這種方法可以獲得很好的控制表現(xiàn)。
　　在兩種控制（H∞控制和LQG相干控制）設(shè)計(jì)方法下，將理論研究的成果與實(shí)驗(yàn)量子光學(xué)系統(tǒng)聯(lián)系起來。目的是為線性量子光學(xué)系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)加以完善和建設(shè)性的工程指導(dǎo)，使其在現(xiàn)代納米量子技術(shù)的背景下獲得更廣泛的