量子系统在噪声环境下的控制和优化

量子信息处理在国防信息安全、隐私保护和海量数据搜索等方面都有着极端重要性和蕴含着巨大的潜力。当前量子信息处理的主要任务在于寻找能够实现长时间相干性并提供可逆量子逻辑操作的物理装置。本项目将探索在环境噪声影响下量子逻辑操作的控制、优化和设计。我们将利用系统和控制理论的方法来研究量子系统的建模和辨识，量子逻辑操作序列的产生和优化，在环境消相干性影响下的量子调控以及量子器件系统中的观测和反馈控制等问题。量子系统的控制和优化是构建成功的量子信息处理器件中不可或缺的一个重要课题。我们将融合项目组成员在系统科学和控制理论方面的学科专长，充分利用此前研究所取得的成功结果和方法，以期最终实现量子信息处理所带来的巨大优势。本项目研究不仅为量子和微纳米系统在前沿科技领域中的成功应用提供了保证，而且对于控制理论本身的进展也会起到有力的推动作用。

量子信息处理在国防信息安全、隐私保护和海量数据搜索等方面都有着极端重要性和蕴含着巨大的潜力。量子信息处理中的一个重要任务在于寻找能够实现长时间相干性并提供可逆量子逻辑操作的物理装置。我们综述过去十年中与合作者在量子控制中几何方法上的工作；讨论了对于量子通信和量子计算具有重要意义的量子纠缠在双量子比特系统中随时间演变的动态方程，为进一步调控量子纠缠打下基础；研究了纳米半导体器件中的静电势场设计以达到期望的电子穿透系数与偏置电流之间的函数关系；探索了硅量子器件上量子操作的生成以及针对参数不确定性实现鲁棒设计的方法；研究了几种物理上可行的应用连续变量图态来实现的量子密钥分发方案；针对氢分子在强激光场中电离后，优化设计了激光脉冲以使得氢分子离子回到基态；以及初步研究了量子物理系统上的辨识问题。本项目研究不仅为量子和微纳米系统在前沿科技领域中的成功应用提供了保证，而且对于控制理论本身的进展也起到了一定的推动作用。