无限维多体复合量子系统态的算子不等式判据

在量子信息理论中,纠缠态作为一种极其重要的资源已经渗透到量子计算的各个方面.其中一个相当重要的研究课题就是探测给定量子态的纠缠性.2010年,Gao Ting等人提出了一个判断多体量子态全可分的基于置换算子的不等式判据.将上述判据推广到了无限维多体复合量子系统情形,给出了无限维复合多体量子态全可分的一个算子不等式判据.     

无限维多体复合量子系统态的约化判据

在量子信息理论中,量子纠缠态是一种非常重要的资源.探测给定量子态的纠缠性是一个极其重要的研究课题.2001年,Nielsen M A提出了一个判断两体量子态纠缠性的约化判据.之后,2005年William Hall又提出了一个有限维多体复合系统量子态的约化判据.将上述两类判据推广到了无限维多体量子系统情形,给出了无限维多体量子态全可分的两类约化判据.     

基于向量楔积的两体量子系统的纠缠度量

由于量子状态对应为一个Hilbert空间中的单位向量,因此利用向量的几何性质刻画量子状态的纠缠性是一个有趣的数学物理交叉课题.已有学者基于两个向量的楔积的模长在两体纯态系统C²■C²上定义了纠缠度量,其模长在几何上对应于平面上的一个定向平行四边形的面积.该文利用向量的楔积的模长进一步给出了两体纯态系统C³■C³和C^d■C^d上的纠缠度量,在几何上它们分别对应于一个定向平行六面体和d×(d-1)×…×4个定向平行六面体的体积.此外,提出了判定可分态的几何判据.结果表明,基于几何意义定义的纠缠度量是一种既简单又直观的度量方法.     

量子比特系统的特征多项式表示

量子比特是量子信息与计算的基本单元.如何表征、探测以及操纵多量子比特系统之间的量子关联是量子信息处理和量子测量理论的重要课题.文章采用特征多项式方法表征量子比特系统,并指出了这一方法在揭示多量子系统间量子关联中的重要性.首先,通过密度算子的特征多项式表示,得到了密度算子正定性的充分必要条件.其次,通过研究两比特系统的量子关联,推导出特征多项式系数与Quantum Steering Ellipsoid(QSE)体积间存在的等式关系.最后,通过研究三比特纯态系统,重新证明了系统之间量子关联存在单配关系.     

基于异质预期的量子伯川德博弈复杂动力机制分析

针对伯川德双寡头垄断博弈经济系统中出现的混沌现象,利用量子博弈论,构建了基于有限理性与天真预期行为的量子伯川德动态博弈模型,分析了量子纠缠度对纳什均衡点稳定性及复杂动力行为的影响。结果表明:量子纠缠度能增强该系统的稳定性,企业价格调整速度达到某一程度时会导致该系统的复杂混沌特性,纠缠度可以有效控制混沌状态。最后利用数值模拟从分岔、最大李雅普诺夫指数、奇怪吸引子、初始条件敏感性及分数维数方面验证了理论准确性。     

间接互惠下亲缘选择量子囚徒困境的合作行为演化

运用演化博弈理论,构建间接互惠机制下亲缘选择的量子囚徒困境动态模型,分析策略的演化稳定性,并探讨纠缠度、亲缘选择和间接互惠共同对合作行为演化的影响.研究表明:当纠缠度大于一阈值时,合作成为演化稳定策略;当知道对方声誉的概率较小时,纠缠度越大,双方越容易实现合作,演化系统越稳定;在不同条件下,亲缘关系对合作行为分别有促进或抑制作用;充分了解对方的声誉将有利于促进合作的产生和演化.     

异构多智能体系统的非凸输入约束一致性

本文主要研究了连续时间异构多智能体系统在输入受非凸约束下的一致性问题.基于每个智能体可以获得的局部信息,利用压缩算子为每个智能体设计了分布式控制器,该控制器可以保证每个智能体的控制输入被约束在相应的非凸约束集之中.通过一个线性变换,首先将闭环系统变为一个易于处理的等价系统.然后,利用Metzler矩阵理论,证明了若联合通信拓扑具有有向生成树,则异构多智能体系统可以在输入受非凸约束的条件下实现一致.最后,通过仿真实验验证了理论的正确性.     

量子计算与量子通信浅说(上)

基于大学本科非数学专业的高等数学知识对量子计算与量子通信做一个简介,期望普通理工科大学本科生可以理解这些概念及原理.本文将介绍量子力学的基本原理和量子Bit;以BB84方案为例介绍量子密码原理以及如何利用纠缠态实现密钥分配.     

任意量子位Grover量子搜索算法的NMR脉冲序列的理论设计及NMR实验验证

Grover量子搜索算法是目前量子计算理论和实验中研究最广泛, 而且已被核磁共振(NMR)实验所验证的一种量子算法. 提出了多量子算符代数理论(Miao X. Mol. Phys. 2000, 98: 625), 设计了任意量子比特的Grover算法的NMR实验脉冲序列, 即NMR量子计算程序, 并用NMR实验验证了其中2个量子比特的Grover算法计算程序, 初步表明了多量子算符代数理论的正确性.     

具有有界输入领航者的二阶非线性多智能体系统的协调跟踪

针对领航者的控制输入为非零但有界的情形,研究了具有本质非线性动态的二阶多智能体系统的协调跟踪问题.利用邻居智能体之间的相对状态信息,分别提出了具有静态和自适应控制增益的两种控制协议.针对静态控制协议情形,基于李雅普诺夫稳定性理论得到了多智能体系统的状态全局指数达到一致时控制增益所需满足的条件.此外,在自适应控制协议作用下,证明了多智能体系统不需要借助任何全局信息就可以实现协调跟踪.最后,仿真实例验证了所得理论结果的正确性.     

事件故障状态量子博弈过程的参与者收益研究

为了解事件故障状态量子博弈过程中参与者收益随各影响因素的变化情况,提出在空间故障树(Space Fault Tree, SFT)框架内,以事件故障状态为对象,对参与者收益进行研究。事件故障状态使用量子态表示,管理者和操作者的不同行为对事件故障状态的作用使用博弈表示。考虑因素包括安全产出价值、安全收益分配系数、安全措施成本。研究了事件故障状态与量子博弈的关系;纠缠与非纠缠态下的参与者收益;参与者收益受到各因素影响的特征等。研究得到了管理者和操作者考虑纠缠和非纠缠态的收益函数。结合SFT理论方法,提出了针对收益的因素重要度、因素联合重要度、收益风险区和安全区、因素区域重要度。理论上SFT可用于量子博弈参与者收益的分析。也论述了使用因素空间理论解决该问题的可能性。     

异核自旋体系Raman磁共振实验中多量子谱的分离和归属

从积算符理论和实验上详细研究了异核AX_n自旋体系(CHCl₃的CH双自旋体系,CH₂Cl₂的CH₂自旋体系,CH₃OH的CH₃自旋体系)Raman磁共振谱的多量子峰强度和共振频率对不同射频场强度及频偏的依赖关系,表明积算符理论的计算与实验不仅在弱射频场而且在强射频场时都符合得相当好.研究指出,小的射频场频偏虽然提高了多量子峰的灵敏度,但是它可能不利于多量子峰的分离和归属.强射频场将导致去耦现象的发生,使多量子峰无法观测;而太弱的射频场亦不利于各阶多量子峰的检测.在RMR实验中适当设置射频场频偏及强度可以使不同阶多量子峰在频率轴上按不同频率区域进行分离和归属.     

多变量广义系统H^∞最优敏感性控制器设计

本文为带有脉冲模的广义系统最优敏感性控制器设计提出了一种新方法。方法先将敏感性函数解耦,然后利用单变量H~∞控制理论对解耦的加权敏感性函数进行优化,最后得出最优控制器使加权敏感性最优且敏感性函数解耦,文章针对广义系统特点研究了向量相对阶次的性质,完善了文献有关相对阶次性质的理论,利用该性质分析了控制器能消除广义系统脉冲模的条件,并证明了该方法所设计的控制器是可实现的,能在像广义系统闭环稳定及无脉冲模的条件下,保证闭环系统解耦加权敏感性趋于最优。最后文章给出了设计算例以说明设计过程。     

半车车辆-道路耦合动力分析模型的研究与应用

在不平整路面上行驶的车辆会产生道路与车辆的耦合振动.为简化分析,先将车辆和道路视为两个子系统,然后再耦合为一个整体系统.车辆采用1/2车辆4自由度模型,道路采用弹性多层体系有限元模型,通过轮胎与路面的位移相容条件,建立车辆-道路整体耦合动力分析模型,推导出了系统的动力平衡方程组,并探讨了方程组的解耦方法,提出了反映车辆运行品质和道路设计参数的理论计算指标,为车-路耦合动力分析的深入研究,以及系统研究道路结构设计参数与车辆运行品质的相互关系提供理论基础和求解依据.此外,通过解耦和编程分析,还对沥青路面和水泥混凝土路面两种典型路面结构的运行品质指标进行了分析和评判,以期为不同路面结构设计和分析提供参考.     

基于谱变换的奇异二阶系统解耦研究

针对奇异二阶系统的解耦问题,提出了一种基于谱变换的解耦方法.首先分析了质量矩阵非奇异的解耦条件,提出一种非奇异二阶同谱对角系统的构造解耦方法,然后引入谱变换将首系数转换为非奇异的,利用非奇异的构造方法来构造同谱对角系统,最后对解耦系统进行还原,从而实现奇异二阶系统的解耦.数值试验证明该方法确实有效.     

非线性解耦问题的解及其唯一性

一、引言控制系统的反馈解耦问题已有很多研究,对于非线性系统,最先开始的研究是文[1]和[2].它们推广了单对单解耦问题著名的 Falb-Wolovich 条件.具有开拓性的研究是文[3]和[4].在获奖文[4]中,Isidori 等首次给出了非线性解耦问题的几何刻划.之后有更多、更进一步的研究.关于解耦问题的历史和发展,请读者参阅文献[8]和[9].近年来,解耦问题的研究兴趣还包括有动态反馈和奇异反馈设计.     

带有时滞的离散多智能体系统的H_∞一致性问题

考虑带有时滞的离散多智能体系统的H_∞一致性问题,采用增广系统法将原系统转换成为一个不带时滞的降阶系统.通过利用李雅普诺夫稳定性理论研究降阶系统的稳定性,得到多智能体系统达到H_∞一致的线性矩阵不等式形式的条件.最后,仿真结果验证理论结果的有效性.     

一般非线性系统的解耦

动态系统的解耦是人们十分感兴趣的一个问题.线性系统的各种解耦问题,不但在理论上比较成熟,而且,在工程系统的设计中得到了广泛的应用.人们之所以对它感兴趣,是因为解耦可以将大的复杂的系统分解为小的简单的系统,这对系统的实现和控制都带来了许多方便之处.本文考虑一般非线性系统     

一类含任意大不确定参数的非线性多智能体的协同输出调节问题

相对阶大于1的非线性多智能体的全局鲁棒协同输出调节问题需要用递归方法构造出分布式控制器.当系统的不确定参数和外加输入可以任意大时,单凭鲁棒控制技术不足以解决问题.本文尝试结合鲁棒与自适应动态高增益等控制技术来解决相对阶为2的输出反馈型非线性多智能体系统在不确定参数和外加输入可以任意大时的全局鲁棒协同输出调节问题.本文的理论结果已应用于求解超混沌(hyper-chaotic)Lorenz多智能体系统的一致性分布控制问题.     

量子顶点代数理论和量子仿射代数

在广义的顶点代数领域中,一个基本的公开问题是,建立一个适当的量子顶点代数理论使得量子仿射代数和量子顶点代数自然地联系起来.部分地受Etingof和Kazhdan的量子顶点算子代数理论的启发,自2005年,作者系统地发展和研究了一个(弱)量子顶点代数及其拟模和φ-坐标拟模理论,建立了一些经典代数(如双杨氏代数)同量子顶点代数的自然联系,特别是最终给出了量子仿射代数同该意义下的弱量子顶点代数的一个自然联系.在此联系中,相对应的弱量子顶点代数在理论上存在,但其具体结构仍需要进一步去确定,并需证明它们是量子顶点代数.在某种程度上讲,这给所提的公开问题提供了一个初步答案.另一方面,这个理论在其发展的同时已被用来建立一些重要的代数同量子顶点代数的联系,显示了该理论的实用价值.本篇综述概括总结作者在这方面的主要结果,其中包括Zamolodchikov-Faddeev代数、无中心双杨氏代数、量子βγ-系统和量子仿射代数同(弱)量子顶点代数的联系.