線性量子光學系統(tǒng)的反饋控制.pdf

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

2、出了一種包含擠壓器和直接耦合技術正交表象下簡化的狀態(tài)方程。推導了該系統(tǒng)的相關耗散特性，得到其物理可實現(xiàn)的條件，并在實際控制器設計中體現(xiàn)了其優(yōu)勢。然后分別設計了線性量子系統(tǒng)的H∞控制和LQG相干控制。通過對具體控制器的設計，給出了控制器設計的方法，并驗證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性及各項指標。在H∞控制器設計中，針對以光學器件搭建的線性量子光學系統(tǒng)，給出其H?控制器設計條件和經典—量子混合控制器的設計方案。利用LQG指標的相關優(yōu)勢，針對改進型線性量子系

3、統(tǒng)，設計了其LQG相干控制器。在建立其閉環(huán)系統(tǒng)和LQG指標形式的基礎之上，提出了一種參數(shù)化方法和二級優(yōu)化技術的數(shù)值優(yōu)化方案，同時對相干控制器，擠壓器和直接耦合系數(shù)進行尋找最優(yōu)參數(shù)值。最后通過實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）設計方法下，將理論研究的成果與實驗量子光學系統(tǒng)聯(lián)系起來。目的是為線性量子光學系統(tǒng)的理論基礎加以完善和建設性的工程指導，使其在現(xiàn)代納米量子技術的背景下獲得更廣泛的