基于数值迭代的两能级封闭量子系统最优控制.pdf

《基于数值迭代的两能级封闭量子系统最优控制.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、西安理工大学学报JournalofXi’anUniversityofTechnol0gy(2O16)Vo1．32No．1DOI：10．19322／j．cnki．issn．1006—4710．2016．01．002基于数值迭代的两能级封闭量子系统最优控制谢国。，田冰。，刘丁。(1．西安理工大学自动化与信息工程学院，陕西西安710048；2．陕西省复杂系统控制与智能信息处理重点实验室，陕西西安710048；3．中铁第一勘察设计院集团有限公司通号处，陕西西安710043)摘要：期望的性能指标是实施系统控制的基准。针对现有的量子控制主要集中在基于末态精度最优、时间最优、或者能量最小等单一性能指标

2、的控制，而缺乏对系统综合性能考虑的问题，本文在综合分析两能级封闭量子系统特性的基础上，提出了基于幺正演化和能量最优的复合性能指标，并通过对性能指标变分，得到了满足最优控制量的状态及其拉格朗日乘子的微分方程组。在此基础上，采用差分的方法，设计了基于数值迭代的最优控制量求解策略。最后，仿真分析了参数对控制结果的影响，验证了本文所提最优控制方法和迭代算法的有效性。关键词：两能级量子系统；最优控制；性能指标；数值迭代中图分类号：TP206．3文献标志码：A文章编号：1006—4710(2016)01—0007—05Theoptimalcontroloftwo-levelclosedquantum

3、systembasedonnumericaljterationXIEGuo，TIANBing，LIUDing’(1．SchoolofAutomationandInformationEngineering，Xi’anUniversityofTechnology，Xi’an710048，China；2．ShaanxiKeyLaboratoryofComplexSystemControlandIntelligentInformationProcessing，Xi’an710048，China；3．ChinaRailwayFirstSurveyandDesignInstituteGroupLtd

4、，Xi’an710043，China)Abstract：Theexpectedperformanceindexisthefoundationforallofcontrolsystems．There—searchonthecontro1ofquantumsystemsmainlyfocusonauniqueobjectsuchastheprecisionOffina1state，theminimumOftimeorenergy，which1acksacomprehensiveconsiderationontheac—tualsvstem．Basedonthecomprehensiveana

5、lysisofthecharacteristicofthetwo—levelclosedauanturnsystem，acomprehensiveperformanceindexleadingtoanoptimalunitaryevolutionandenergyisproposedinthispaper．ThenagroupofdifferentialequationsofstateandLagrangemultiplierswhichsatisfiestheoptimalityconditiontotheperformanceindexisobtainedbasedonthevari

6、ationofperformanceindex．Further，regardingthegroupofdifferentialequations，astrategvforthesolutionofoptimalcontrolisdesignedbasedonnumericaliterationwithfinitedifferencemethods．Lastly，theinfluenceofparameterstothecontrolresultsisanalyzedbasedonnumercafsnnu』ation}andtheeffectivenessoftheoptima[eontr

7、o[methodandtheiterationalgo—rithmsuggestedinthispaperistested．Keywords：two—levelquantumsystem；optimalcontrol；performanceindex~numericaliteration量子控制是量子力学与经典信息学结合的产控制论中的最优控制有着诸多相似，并且在各个领物，现阶段以开环控制为主。域都展现出了良好的控制效果，已引起了众多