量子反馈控制系统中噪声影响的熵量度与反馈策略

摘要

二十世纪八十年代以后发展起来的量子信息学是量子力学和信息科学结合的产物，量子信息理论可以解决许多经典信息所不能够完成的信息处理功能。随着量子计算与量子通信领域研究的深入，量子信息技术已经成为对计算机科学、信息技术以及国家安全、国防科技和商业都具有潜在重大影响的领域。量子信息技术的核心在于控制量子信息，而一切信息都存在于物理载体之中，所以量子控制技术是使量子通信和量子计算成为现实的核心支撑技术。本文利用量子熵来量度二能级量子反馈控制系统受噪声的影响情况，并根据讨论结果给出一个合理的反馈策略。 第一章简要回顾了量子系统控制的提出和发展历程，介绍了量子反馈系统的基本理论、反馈控制的可行控制方案、目前关于这方面的研究动态以及量子控制系统的实验进展及其在实际领域中的应用，为研究利用量子控制系统和量子熵来选择合适的控制方案打下基础。 第二章首先对量子熵概念产生的历史背景作了简单回顾，接着阐述了量子熵的基本理论，然后给出了量子熵的定义，并和经典熵理论做了比较，简要介绍了量子熵在信息领域中的应用，为下面章节的研究工作做理论准备。 第三章研究量子反馈控制系统中的控制策略问题。我们通过引入VonNeumann熵来作为系统中受噪声影响程度的度量，研究了不同情况的系统态在演化过程中的熵受不同控制策略的影响，给出了一个系统的指导方案，使我们能够实时地观察到系统受噪声的影响程度，从而选择出合理的反馈方案。 第四章简单总结了本文的主要内容，并对量子反馈控制系统的研究进行了展望。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章量子控制论的基本理论

§1.1量子系统控制的提出和发展

§1.2量子控制的实验研究现状

第二章量子熵的基本概念和理论

§2.1量子熵概念产生的历史回顾

§2.2量子熵的基本概念和理论

§2.3量子熵在信息领域的应用

第三章二能级量子反馈控制系统噪声影响的熵量度与反馈策略

§3.1引言

§3.2反馈控制系统中的主方程

§3.3二能级反馈控制系统中的熵演化

§3.4几个特殊的初始态在熵演化过程中的影响

§3.5小结

第四章总结和展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表及完成的论文

致谢