前言

章 概論
1．1量子系統(tǒng)控制的發(fā)展?fàn)顩r
1．2量子分子動(dòng)力學(xué)中的操縱技術(shù)和系統(tǒng)控制理論
1．2．1量子分子動(dòng)力學(xué)的操縱技術(shù)
1．2．2激光脈沖成型操縱技術(shù)
1．2．3波包泵浦當(dāng)浦方案
1．2．4量子分子動(dòng)力學(xué)的控制理論
1．2．5系統(tǒng)幺正演化矩陣的控制
1．2．6幾何控制
1．2．7量子最優(yōu)控制理論
1．2．8基于李雅普諾夫穩(wěn)定性理論的量子控制方法
1．3量子系統(tǒng)中的狀態(tài)估計(jì)方法
1．3．1量子系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)的背景
1．3．2基于測(cè)量全同復(fù)本系統(tǒng)的量子狀態(tài)估計(jì)方法
1．3．3基于系統(tǒng)論觀點(diǎn)的量子狀態(tài)重構(gòu)方法
1．4開放量子系統(tǒng)消相干控制研究進(jìn)展
1．4．1量子系統(tǒng)中的消相干現(xiàn)象
1．4．2抑制消相干的控制策略
1．5開放量子系統(tǒng)量子態(tài)相干保持的控制策略
1．5．1編碼方法
1．5．2量子動(dòng)力學(xué)解耦
1．5．3最優(yōu)控制法
1．5．4相干控制法
1．5．5反饋控制法
1．5．6復(fù)合控制
1．6本書內(nèi)容安排

第2章 量子系統(tǒng)模型的求解與分析
2．1量子系統(tǒng)狀態(tài)與Bloch球的幾何關(guān)系
2．1．1純態(tài)與Bloch矢量的對(duì)應(yīng)關(guān)系
2．1．2混合態(tài)的Bloch球幾何表示
2．1．3小結(jié)
2．2純態(tài)與混合態(tài)的幾何代數(shù)分析
2．2．1純態(tài)的幾何代數(shù)表示方法
2．2．2混合態(tài)的幾何代數(shù)表示方法
2．2．3幾何代數(shù)表示方法與Bloch矢量的對(duì)應(yīng)關(guān)系
2．3二階含時(shí)量子系統(tǒng)狀態(tài)演化的一種求解方法
2．3．1時(shí)變系統(tǒng)矩陣的一般分析
2．3．2時(shí)變系統(tǒng)矩陣的變換
2．3．3基于系統(tǒng)矩陣本征值和本征態(tài)的簡(jiǎn)化運(yùn)算
2．3．4應(yīng)用舉例
2．4基于Bloch球的量子系統(tǒng)軌跡控制
2．4．1單量子比特的Bloch球表示

2．4．2單自旋1/2粒子的控制
2．4．3數(shù)值仿真實(shí)驗(yàn)及其結(jié)果分析

第3章 封閉量子系統(tǒng)的控制方法
3．1基于Krotov法的量子最優(yōu)控制
3．1．1量子系統(tǒng)中的最優(yōu)控制方法
3．1．2改進(jìn)的量子最優(yōu)控制方法
3．1．3Krotov最優(yōu)控制設(shè)計(jì)方法
3．1．4數(shù)值仿真實(shí)驗(yàn)及其性能分析
3．2基于最優(yōu)搜索步長(zhǎng)的量子控制
3．2．1最優(yōu)控制律的求解
3．2．2自旋1/2粒子系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)例
3．3平均最優(yōu)控制在量子系統(tǒng)中的應(yīng)用
3．3．1利用平均方法進(jìn)行最優(yōu)控制
3．3．2控制器的設(shè)計(jì)
3．3．3數(shù)值仿真實(shí)驗(yàn)及其結(jié)果分析
3．3．4小結(jié)
3．4自旋1/2粒子系統(tǒng)的相位相干控制
3．4．1相干態(tài)的制備
3．4．2數(shù)值仿真實(shí)驗(yàn)及其結(jié)果分析
3．4．3小結(jié)
3．5高維自旋1/2系統(tǒng)布居數(shù)轉(zhuǎn)移的控制
3．5．1控制脈沖與系統(tǒng)哈密頓量的關(guān)系
3．5．2控制脈沖序列的設(shè)計(jì)
3．5．3數(shù)值仿真實(shí)驗(yàn)及其結(jié)果分析
3．6兩種量子系統(tǒng)控制方法的性能對(duì)比
3．6．1封閉量子系統(tǒng)的控制律
3．6．2數(shù)值仿真實(shí)驗(yàn)及其結(jié)果分析
3．6．3小結(jié)

第4章 基于李雅普諾夫的量子系統(tǒng)控制理論：本征態(tài)制備
4．1基于距離的李雅普諾夫控制方法
4．1．1量子狀態(tài)之間的距離
4．1．2控制律的設(shè)計(jì)
4．1．3控制系統(tǒng)收斂性分析
4．1．4自旋1/2粒子系統(tǒng)的數(shù)值仿真
4．2基于偏差的李雅普諾夫控制方法
4．2．1控制律的設(shè)計(jì)
4．2．2控制系統(tǒng)收斂性分析
4．2．3系統(tǒng)數(shù)值仿真
4．3基于虛擬力學(xué)量均值的李雅普諾夫控制方法
4．3．1控制律的設(shè)計(jì)
4．3．2控制系統(tǒng)收斂性分析
4．3．3虛擬力學(xué)量的構(gòu)造
4．3．4系統(tǒng)數(shù)值仿真
4．4三種李雅普諾夫控制方法的比較
4．4．1對(duì)一個(gè)五能級(jí)系統(tǒng)控制效果的仿真及分析
4．4．2三個(gè)李雅普諾夫函數(shù)之間的關(guān)系及其統(tǒng)一形式
4．4．3三種方法的控制特性比較
4．5向量控制律的設(shè)計(jì)
4．5．1設(shè)計(jì)方法
4．5．2控制系統(tǒng)收斂性分析
4．5．3雙控制場(chǎng)情況下的數(shù)值仿真

第5章 基于李雅普諾夫的量子系統(tǒng)控制理論：一般態(tài)轉(zhuǎn)移
5．1疊加態(tài)的驅(qū)動(dòng)
5．1．1控制律的設(shè)計(jì)
5．1．2數(shù)值仿真實(shí)驗(yàn)及其結(jié)果分析
5．2純態(tài)的最優(yōu)控制
5．2．1控制律的設(shè)計(jì)
5．2．2數(shù)值仿真實(shí)驗(yàn)及其結(jié)果分析
5．3混合態(tài)的最優(yōu)控制
5．3．1混合態(tài)的描述
5．3．2控制律的設(shè)計(jì)
5．3．3數(shù)值仿真實(shí)驗(yàn)及其結(jié)果分析
5．4純態(tài)到混合態(tài)的驅(qū)動(dòng)
5．4．1純態(tài)到本征態(tài)的驅(qū)動(dòng)
5．4．2本征態(tài)到非零值非對(duì)角元混合態(tài)的驅(qū)動(dòng)
5．4．3非零值非對(duì)角元混合態(tài)到零值非對(duì)角元混合態(tài)的驅(qū)動(dòng)
5．4．4數(shù)值仿真實(shí)驗(yàn)及其結(jié)果分析
5．5量子位有效純態(tài)的制備
5．5．1系統(tǒng)模型
5．5．2控制律的設(shè)計(jì)
5．5．3數(shù)值仿真實(shí)驗(yàn)及其結(jié)果分析

第6章 基于李雅普諾夫的量子系統(tǒng)控制理論：收斂性分析
6．1理想條件下混合態(tài)量子系統(tǒng)的控制策略
6．1．1基本概念
6．1．2控制律的設(shè)計(jì)
6．1．3拉塞爾不變集
6．1．4收斂性分析
6．1．5P的構(gòu)造
6．2廣義條件下混合態(tài)量子系統(tǒng)的控制策略
6．2．1密度矩陣的Bloch矢量體系
6．2．2控制系統(tǒng)的收斂狀態(tài)集
6．2．3P的構(gòu)造
6．2．4構(gòu)造實(shí)例
6．3基于軌跡規(guī)劃方法的一種控制策略
6．3．1問(wèn)題的描述
6．3．2控制律的設(shè)計(jì)
6．3．3李雅普諾夫函數(shù)的分析
6．3．4收斂性的證明
6．3．5數(shù)值仿真實(shí)驗(yàn)及其結(jié)果分析

第7章 退化情況下的李雅普諾夫控制方法
7．1基于狀態(tài)距離的隱式李雅普諾夫方法
7．1．1控制律的設(shè)計(jì)
7．1．2控制系統(tǒng)收斂性證明
7．1．3數(shù)值仿真實(shí)驗(yàn)
7．1．4小結(jié)
7．2基于狀態(tài)偏差的隱式李雅普諾夫控制方法
7．2．1控制律的設(shè)計(jì)
7．2．2控制系統(tǒng)收斂性證明
7．2．3基于距離和偏差方法之間的關(guān)系
7．2．4數(shù)值仿真實(shí)驗(yàn)
7．3基于虛擬力學(xué)量均值的隱式李雅普諾夫控制方法
7．3．1控制律的設(shè)計(jì)
7．3．2控制系統(tǒng)收斂性證明
7．3．3目標(biāo)態(tài)為疊加態(tài)時(shí)的情況
7．3．4三種隱式李雅普諾夫函數(shù)的關(guān)系
7．3．5數(shù)值仿真實(shí)驗(yàn)
7．3．6小結(jié)
7．4任意狀態(tài)轉(zhuǎn)移的隱式李雅普諾夫控制方法
7．4．1控制系統(tǒng)模型
7．4．2控制律的設(shè)計(jì)
7．4．3控制系統(tǒng)收斂性分析
7．4．4數(shù)值仿真實(shí)驗(yàn)
7．4．5小結(jié)

第8章 糾纏態(tài)的探測(cè)與制備
8．1糾纏探測(cè)與糾纏測(cè)量
8．1．1糾纏態(tài)的表示
8．1．2分離判據(jù)
8．1．3糾纏目擊者
8．1．4糾纏目擊者在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用
8．1．5糾纏的量化
8．1．6非線性分離判據(jù)
8．2量子系統(tǒng)的施密特分解及其幾何分析
8．2．1量子態(tài)的施密特分解
8．2．2基于施密特分解的糾纏度定義
8．2．3施密特分解的應(yīng)用
8．2．4小結(jié)
8．3雙自旋系統(tǒng)的糾纏態(tài)制備
8．3．1相互作用圖景下的系統(tǒng)模型
8．3．2基于李雅普諾夫的控制律設(shè)計(jì)
8．3．3數(shù)值仿真實(shí)驗(yàn)及其結(jié)果分析
8．3．4小結(jié)

第9章 開放量子系統(tǒng)的模型
9．1熱浴環(huán)境下的馬爾可夫量子系統(tǒng)模型
9．1．1與熱浴作用的量子系統(tǒng)的精確動(dòng)力學(xué)方程
9．1．2玻恩主方程
9．1．3馬爾可夫主方程
9．1．4幾種常見的馬爾可夫主方程
9．1．5非馬爾可夫主方程簡(jiǎn)介
9．1．6熱浴能量不守恒時(shí)的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程
9．1．7小結(jié)
9．2非馬爾可夫量子系統(tǒng)模型
9．2．1Nakajima�瞆wanzig主方程
9．2．2時(shí)間無(wú)卷積主方程
9．2．3微擾形式下的非馬爾可夫主方程
9．2．4非微擾形式下的非馬爾可夫主方程
9．2．5保持正定性的非馬爾可夫主方程
9．2．6其他非馬爾可夫主方程
9．2．7非馬爾可夫概率薛定諤方程
9．2．8小結(jié)
0章 開放量子系統(tǒng)狀態(tài)調(diào)控
10．1布居數(shù)轉(zhuǎn)移最短路徑的決策
10．1．1離散時(shí)間馬爾可夫決策過(guò)程模型
10．1．2二能級(jí)量子系統(tǒng)布居數(shù)轉(zhuǎn)移的最短路徑
10．1．3復(fù)雜馬爾可夫決策過(guò)程
10．2Lindblad主方程的最優(yōu)布居數(shù)轉(zhuǎn)移
10．2．1問(wèn)題的描述
10．2．2最優(yōu)控制律的設(shè)計(jì)
10．2．3微分方程的變換
10．2．4數(shù)值仿真實(shí)驗(yàn)及其結(jié)果分析
10．3狀態(tài)轉(zhuǎn)移的最優(yōu)控制
10．3．1問(wèn)題的描述
10．3．2最優(yōu)控制律的設(shè)計(jì)
10．3．3數(shù)值仿真實(shí)驗(yàn)及其結(jié)果分析
10．4相互作用粒子的純度保持
10．4．1問(wèn)題的描述
10．4．2連續(xù)場(chǎng)作用下純度的演化
10．4．3控制場(chǎng)的設(shè)計(jì)
10．4．4數(shù)值仿真實(shí)驗(yàn)及其結(jié)果分析
10．5基于相互作用的耗散補(bǔ)償
10．5．1問(wèn)題的描述
10．5．2相互作用類型的選擇
10．5．3耗散補(bǔ)償?shù)脑O(shè)計(jì)
10．5．4數(shù)值仿真實(shí)驗(yàn)及其結(jié)果分析
10．6弱測(cè)量及其在開放系統(tǒng)控制中的應(yīng)用
10．6．1弱測(cè)量算子的構(gòu)造
10．6．2弱測(cè)量的適用性
10．6．3基于弱測(cè)量的耗散控制

1章 無(wú)消相干子空間中量子態(tài)的控制與保持
11．1Λ型三能級(jí)原子的相干態(tài)保持
11．1．1問(wèn)題描述及無(wú)消相干目標(biāo)態(tài)的構(gòu)造
11．1．2系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)移和相干保持控制律的設(shè)計(jì)
11．1．3數(shù)值仿真實(shí)驗(yàn)及其結(jié)果分析
11．2一般開放量子系統(tǒng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移和相干保持
11．2．1問(wèn)題描述及無(wú)消相干子空間的構(gòu)造
11．2．2系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)移和相干保持控制律的設(shè)計(jì)
11．2．3數(shù)值仿真實(shí)驗(yàn)及其結(jié)果分析
11．3無(wú)消相干子空間中量子態(tài)調(diào)控的收斂性
11．3．1系統(tǒng)描述與問(wèn)題的提出
11．3．2控制場(chǎng)的設(shè)計(jì)
11．3．3P的構(gòu)造與收斂性分析
11．3．4數(shù)值仿真實(shí)驗(yàn)及其結(jié)果分析

2章 動(dòng)力學(xué)解耦量子控制方法
12．1量子動(dòng)力學(xué)解耦原理
12．2振幅和相位消相干下的動(dòng)力學(xué)解耦策略
12．2．1模型介紹：Ξ型n能級(jí)原子系統(tǒng)
12．2．2Ξ型n能級(jí)原子系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)解耦條件
12．2．3動(dòng)力學(xué)解耦策略的設(shè)計(jì)
12．2．4Ξ型八能級(jí)原子系統(tǒng)的實(shí)例設(shè)計(jì)
12．3一般消相干下的動(dòng)力學(xué)解耦策略設(shè)計(jì)
12．3．1動(dòng)力學(xué)解耦條件推導(dǎo)
12．3．2動(dòng)力學(xué)解耦方案設(shè)計(jì)
12．3．3Ξ型三能級(jí)原子系統(tǒng)的實(shí)例設(shè)計(jì)
12．3．4小結(jié)
12．4一種優(yōu)化的動(dòng)力學(xué)解耦策略設(shè)計(jì)
12．4．1兩種動(dòng)力學(xué)解耦策略原理簡(jiǎn)介
12．4．2動(dòng)力學(xué)解耦策略的優(yōu)化設(shè)計(jì)
12．4．3Ξ型三能級(jí)原子系統(tǒng)的實(shí)例仿真
12．4．4復(fù)合動(dòng)力學(xué)解耦策略的設(shè)計(jì)討論
12．4．5小結(jié)

3章 量子系統(tǒng)的跟蹤控制
13．1基于李雅普諾夫方法的量子軌跡跟蹤
13．1．1量子態(tài)的描述與系統(tǒng)模型
13．1．2控制律的設(shè)計(jì)
13．1．3數(shù)值仿真實(shí)驗(yàn)及其結(jié)果分析
13．2量子系統(tǒng)的跟蹤控制
13．2．1系統(tǒng)模型及其變換
13．2．2控制律的設(shè)計(jì)
13．2．3數(shù)值仿真實(shí)驗(yàn)及其結(jié)果分析
13．3不同目標(biāo)函數(shù)的量子系統(tǒng)動(dòng)態(tài)跟蹤
13．3．1問(wèn)題描述與控制目標(biāo)
13．3．2控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
13．3．3數(shù)值仿真實(shí)驗(yàn)及其結(jié)果分析
13．3．4小結(jié)
13．4收斂性分析與證明
13．4．1控制系統(tǒng)的模型
13．4．2控制律的設(shè)計(jì)
13．4．3控制系統(tǒng)跟蹤性能分析
13．4．4數(shù)值仿真實(shí)驗(yàn)及其結(jié)果分析
13．4．5小結(jié)

4章 量子系統(tǒng)控制的應(yīng)用
14．1問(wèn)題描述和控制任務(wù)
14．2控制律的設(shè)計(jì)與系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)
14．2．1參數(shù)調(diào)控方法與思路
14．2．2參數(shù)調(diào)整實(shí)驗(yàn)
14．3實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析參考文獻(xiàn)