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量子制御ダイナミクスのシステム制御理論構築

量子控制动力学系统控制理论的建立

基本信息

批准号：
17656137
负责人：
原辰次
金额：
$ 1.66万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では量子情報機器案現の基礎とすべく,速続測定が可能な量子力学系を念頭に,量子ダイナミクスのための制御理論の構築とその実用を目指している.連続測定下における量子ダイナミクスとして,非線形確率微分方程式となるマスター方程式(SME)が得られている.本研究では主としてこのSMEを制御対象とし,制御論的観点からみた解析や制御系設計について研究を進める.なお本研究は,カリフォルニア工科大学の山本直樹との共同研究である.本年度は次の3点についての結果を得た量子フィルタリングの安定性近年,出力信号を用いて量子状態を連続時間的に推定するという,量子フィルタリングの理論が盛んに研究されている.しかし最適フィルタの安定性については,これまで十分な議論がなされておらず,その実用化にはこれを確かめる必要がある.本研究では最適量子フィルタの,ある条件化での安定性を理論的に示すことができた.量子スピン系の安定化量子コンピュータなどの実現には,情報表現の媒体として量子スピン系を利用することが考えられている.このスピン系を,外界からのノイズの影響に対してロバストに操作するためには,そのフィードバック制御が不可欠となる.ここでは出力信号から量子状態を推定する量子フィルタリングの理論を用い,スピン系のフィードバック制御を考える.従来,スイッチングにより,所望の基底状態へと確率収束させる手法が提案されてきたが,実用化にはスイッチングを用いない連続制御入力による安定化の手法が望まれるところである.ここでは,一般次元でそのような制御器が存在することを理論的に示すことに成功した.エントロビーに基づく量子ダイナミクスの解析連続測定下にある量子力学系のダイナミクスは,複雑な確率微分方程式により記述されるが,微分方程式中の各項の物理的意味について,これまで明らかにはされてこなかった.ここでは情報量と密接な関係をもつエントロピーに着目し,その増減に寄与する項を分類することにより,量子ダイナミクスの物理的構造について,特に観測量との関係を踏まえて明らかにした.

This study provides a basis for the development of quantum information machines, rapid measurement of possible quantum mechanical systems, and practical guidance for the construction of quantum information systems and control theories. In the case of continuous measurement, the quantum differential equation (SME) is obtained by non-linear accuracy. This study focuses on SME control system design, and advances the research on SME control system design. Naoki Yamamoto, University of Engineering, Joint Research Institute. In recent years, the output signal has been used to estimate the quantum state and continuous time, and the theory of quantum separation has been studied. The stability of the optimal solution is very important, and it is necessary for the practical application of the solution. This study is a theoretical demonstration of optimal quantum stability. Quantum system stabilization Quantum system stabilization This is a system of external influences on the operation of the system. The quantum state of the output signal is estimated. The quantum state of the output signal is estimated. The quantum state of the output signal is estimated. In the future, the desired substrate state, accuracy, and stability are expected to be achieved through the use of a variety of methods. The general dimension of the controller exists, and the theory of the controller is successful. The quantum mechanics system is described in the differential equation of complex accuracy. The physical meaning of each term in the differential equation is described in the equation. The relationship between quantum information and physical structure is very important, especially the relationship between quantum information and physical structure.