不同目标函数的量子系统动态跟踪

针对不同的随时间变化的目标函数,对所给定的封闭量子系统,利用李雅普诺夫稳定性定理进行控制律的设计.对于系统跟踪过程中控制量过大的问题,通过采用自适应算法来加以解决.分别针对不同的目标函数进行了系统仿真实验.在所设计的控制律的作用下,能够使控制系统的输出从任意初态动态跟踪目标系统的状态.仿真实验验证了所提出的控制策略具有根据系统响应过程中出现的控制值过大的情况自适应地调整控制律、对动态目标系统实时跟踪的能力,同时对不同的目标函数具有通用的特性.     

Wei-Norman分解及其在量子系统控制的应用

W e i-Norm an分解对于分析矩阵微分方程的解是比较成熟的理论,含有幺正演化矩阵的薛定谔方程是矩阵微分方程,所以可以利用W e i-Norm an分解来分析求出多能级量子系统的解。由于W e i-Norm an分解适用的范围是小时间变化的邻域,为了求出量子系统在任意时刻的幺正演化矩阵,根据量子系统的特性,提出了对量子系统的控制时间进行分段,利用W e i-Norm an分解来获得每段小时间的幺正演化矩阵。最后通过一个两能级的例子进行仿真,根据实验结果总结出该量子系统的状态与控制场作用之间的关系。     

无消相干子空间中开放量子系统状态调控的收敛性

基于Lyapunov方法提出实现开放量子系统中目标态为无消相干子空间中纯态时收敛的控制策略.在假定被控系统哈密顿量各个本征态的能级差互不相同并且任意能级都是直接耦合的前提下,给出了一个关于观测算符的充分条件使系统最大不变集只包含目标态.选择观测算符平均值为Lyapunov函数,在相互作用绘景下设计控制律,并利用Barbalat引理分析系统的最大不变集.证明了如果满足所提条件,无消相干子空间中系统的任意本征态或叠加态的目标态都是全局渐近稳定的;被控系统能够从任意初始态转移到期望的目标态.同时给出了一种利用Schmidt正交化来构造观测算符的方法,并且在一个三能级系统的仿真实验上验证了所提方法的正确性.