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基于动力学解耦的离子比特相干时间延长

基于动力学解耦的离子比特相干时间延长

作者：何林泽国防科技大学

学位级别：硕士

量子比特有限的相干时间是制约量子计算实现的重大阻碍之一,如何保持量子相干性一直是一个很重要的问题。动力学解耦方法是一种广泛应用的保持量子比特相干性的方法,主要被用来抑制量子比特的相位消相干。动力学解耦方法的主要思想是引... 详细信息

量子比特有限的相干时间是制约量子计算实现的重大阻碍之一,如何保持量子相干性一直是一个很重要的问题。动力学解耦方法是一种广泛应用的保持量子比特相干性的方法,主要被用来抑制量子比特的相位消相干。动力学解耦方法的主要思想是引入周期性外加控制场,部分抵消量子系统与环境的相互作用,保持量子比特相干性。本文聚焦于动力学解耦方法对离子量子比特相干性保持的应用。首先介绍动力学解耦方法的基本原理,讨论其在不同噪声环境中抑制量子比特相位消相干的效果,并指出动力学解耦应用的关键在于环境噪声功率谱与适当动力学解耦序列的匹配。其次,本文从环境噪声功率谱信息和动力学解耦序列的效果两方面出发,讨论如何利用动力学解耦方法探测和分离环境噪声功率谱,以及非理想脉冲对解耦脉冲序列效果的影响。文中构建仿真工具,在设定实验条件下研究各种非完美脉冲对离子比特消相干过程的影响,并得到非完美脉冲的误差阈值。此外,利用动力学解耦方法,离子比特可以被用作噪声信息探测器。特别地,由于钙离子不同能级对磁场噪声的敏感性不同,可利用钙离子探测与分离磁场噪声的功率谱密度,了解环境噪声信息。对动力学解耦应用的理论和仿真研究,有助于更好地指导实验,达到抑制相位消相干的目的。

关键词：囚禁离子相位消相干动力学解耦

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主动脚轮式全向移动机器人的动力学解耦分析

机电信息 2017年第21期 120-121页

作者：王健四川交通职业技术学院四川成都611130

设计了一种具有驱动能力的主动脚轮,在主动脚轮设计方案基础上建立了具有两个主动脚轮的全向移动机器人的运动学和动力学模型,并提出了基于两个主动脚轮的全向移动机器人的动力学解耦控制方案,解决了主动脚轮式全向移动机器人运动过程... 详细信息

设计了一种具有驱动能力的主动脚轮,在主动脚轮设计方案基础上建立了具有两个主动脚轮的全向移动机器人的运动学和动力学模型,并提出了基于两个主动脚轮的全向移动机器人的动力学解耦控制方案,解决了主动脚轮式全向移动机器人运动过程中的动力学耦合问题。

关键词：主动脚轮运动学建模动力学建模动力学解耦

基于ADAMS的主动脚轮式全向移动机器人动力学解耦仿真

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机电信息 2017年第24期 114-115页

作者：王健四川交通职业技术学院四川成都611130

对具有驱动能力的全向移动机器人主动脚轮进行了简化并构建了仿真模型,利用ADAMS软件对4组典型工况进行了仿真,结果表明:所运用的解耦算法能有效降低机器人的运动误差,移动机器人的运动精度显著提高,所提出的动力学解耦控制方案可行。

关键词：主动脚轮运动学建模动力学建模动力学解耦

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金刚石NV^-色心系综自旋相干动力学解耦

量子光学学报 2019年第2期25卷 215-220页

作者：宁伟光张扬李中豪唐军中北大学仪器与电子学院太原030051

室温条件下高浓度的NV^-色心系综的相干时间受到较高浓度顺磁杂质和杂质自旋的影响,限制着其高灵敏磁传感的实现。为了增加NV^-色心系综的相干时间,本文对系综的动力学解耦(DD)过程进行研究。在外部磁场为40 G的条件下,通过连续光学磁... 详细信息

室温条件下高浓度的NV^-色心系综的相干时间受到较高浓度顺磁杂质和杂质自旋的影响,限制着其高灵敏磁传感的实现。为了增加NV^-色心系综的相干时间,本文对系综的动力学解耦(DD)过程进行研究。在外部磁场为40 G的条件下,通过连续光学磁共振光谱技术(CW-ODMR),首先确定电子自旋态|m_s=0>→|m_s=±1>共振跃迁对应的微波频率;构建脉冲控制序列,观测不同微波功率条件下系综NV^-色心自旋电子态|m_s=0>→|m_s=+1>的相干Rabi振荡,获得最优功率的π脉冲作用时间;基于典型的CPMG-n控制序列,研究最优脉冲作用下不同π脉冲个数的DD过程。在最大输入微波功率为1.30 mW的条件下,获得的π脉冲长度为28.8 ns;结合CPMG-32控制脉冲序列,系综的典型相干时间由372(3) ns提升至8.7(1)μs。该研究结果为后续高灵敏量子磁检测的实现奠定了实验基础。

关键词：金刚石NV-色心系综 Rabi振荡动力学解耦

利用最优动力学解耦保持固态系统中电子自旋相干性

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中国基础科学 2010年第5期12卷 8-11页

作者：杜江峰中国科学技术大学微尺度物质科学国家实验室(筹) 合肥230026

将量子力学和计算机科学结合并实现量子计算是人类的一大梦想,而实现这一梦想的关键挑战之一就是如何解决量子体系的退相干问题。如何在一个真实物理体系中保持量子相干,减小环境带来的退相干影响是量子信息和量子操控研究的基本前提和... 详细信息

将量子力学和计算机科学结合并实现量子计算是人类的一大梦想,而实现这一梦想的关键挑战之一就是如何解决量子体系的退相干问题。如何在一个真实物理体系中保持量子相干,减小环境带来的退相干影响是量子信息和量子操控研究的基本前提和首要任务。近年来,一种被称为动力学解耦的有效对抗退相干效应的策略被提了出来,它是通过一串精心设计的微波脉冲序列来反复翻转电子自旋,从而有效地消去电子自旋与环境中核自旋之间的耦合,保护电子自旋的量子相干性。动力学解耦另外一个突出优势就是它可以很自然地与其它要实现的功能集成起来,如实现高精度的量子逻辑门。由于自旋反转难免会有错误发生,为达到最优效果,最近理论物理学家提出了所需脉冲数目最小化的最优动力学解耦序列和方案。然而在真实固体体系中,最优动力学解耦的可行性和有效性尚未得到实验验证。本研究通过选择合适的固体量子体系,利用精巧的脉冲控制(最优动力学解耦序列),使体系中环境对电子量子比特的不利影响被降到最小,从而大大减少量子体系中量子信息的流失,证明了这一技术的有效性,并成功厘清各种退相干机制在此类固体体系中的影响。

关键词：自旋退相干动力学解耦电子顺磁共振

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动力学解耦的改进直接力控制

航空学报 2008年第1期29卷 15-19页

作者：徐骋刘永才强文义王长青哈尔滨工业大学航天学院黑龙江哈尔滨150001 北京机电工程研究所北京100074

提出了一种动力学解耦的改进直接力控制技术,通过对传统直接力控制技术的改进,引入翼面气动力闭环控制回路,使空气动力学模型与刚体动力学模型分离,避免了空气动力学模型的不确定性和非线性耦合对控制系统的影响,并针对建模精度较高的... 详细信息

提出了一种动力学解耦的改进直接力控制技术,通过对传统直接力控制技术的改进,引入翼面气动力闭环控制回路,使空气动力学模型与刚体动力学模型分离,避免了空气动力学模型的不确定性和非线性耦合对控制系统的影响,并针对建模精度较高的刚体动力学模型进行动力学解耦和控制,在此基础上构建了分层递阶控制系统。根据翼面气动力可控特性分析结果,设计了基于广义逆的控制力分配算法,实现了控制力的有效分配,最后进行了仿真校验。仿真结果表明,基于逆动力学的直接力控制系统可以实现飞行器姿态运动和质心运动的解耦控制,并且具有较强的抗扰动能力和鲁棒性,具有良好的工程应用前景。

关键词：飞行控制直接力控制动力学解耦广义逆控制分配

双框架MSCMG框架伺服系统的动力学解耦及扰动补偿

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航空学报 2016年第3期37卷 916-927页

作者：崔培玲杨珊李海涛北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院北京100083 北京航空航天大学惯性技术国家级重点实验室北京100083

双框架磁悬浮控制力矩陀螺(MSCMG)框架伺服系统是一个多变量、强耦合、非线性的复杂系统,针对耦合力矩对框架系统速率伺服性能的影响,以及框架系统动力学解耦之后存在残余耦合、卫星运动引起的牵连力矩和非线性摩擦的问题,提出了微分几... 详细信息

双框架磁悬浮控制力矩陀螺(MSCMG)框架伺服系统是一个多变量、强耦合、非线性的复杂系统,针对耦合力矩对框架系统速率伺服性能的影响,以及框架系统动力学解耦之后存在残余耦合、卫星运动引起的牵连力矩和非线性摩擦的问题,提出了微分几何法与扩张状态观测器(ESO)相结合的高精度控制方法,在线性化解耦的基础上对残余耦合、牵连力矩及非线性摩擦进行观测补偿以提高框架伺服系统解耦及速率跟踪性能。仿真结果表明、由耦合力矩引起的内、外框架速率波动最大值分别从0.18(°)/s和0.12(°)/s减小到5×10-3(°)/s和4×10-3(°)/s,内、外框架正弦角速度跟踪误差分别从0.18(°)/s和0.19(°)/s减小到0.005(°)/s和0.004(°)/s。所提出的方法实现了框架伺服系统的动力学解耦以及非线性摩擦和牵连力矩的补偿,提高了框架系统的解耦性能和速率伺服精度。

关键词：扰动补偿动力学解耦框架伺服系统微分几何法扩张状态观测器

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任意维度粒子动力学解耦合的研究

任意维度粒子动力学解耦合的研究

作者：郄高升山西师范大学

学位级别：硕士

量子信息科学是利用量子力学原理来进行通讯与计算的一门新兴交叉学科，其发展一方面促进了国家的信息安全和科技竞争力，另一方面，量子信息科学的研究也会反过来促进了人们对量子力学本身的理解，对物理学自身的发展也具有非常重要的... 详细信息

量子信息科学是利用量子力学原理来进行通讯与计算的一门新兴交叉学科，其发展一方面促进了国家的信息安全和科技竞争力，另一方面，量子信息科学的研究也会反过来促进了人们对量子力学本身的理解，对物理学自身的发展也具有非常重要的意义。量子信息处理在量子保密通讯、大数因子分解、大数据库搜索以及量子模拟等方面都展示出远远超越经典信息处理的巨大潜力，其本质在于利用了量子系统的相干叠加及纠缠等特性。然而，量子系统不可避免的要和环境发生相互作用，这种与环境间不可控的耦合使得系统的幺正演化遭到破坏，量子相干性逐渐丧失，而量子相干性正是绝大部分量子信息处理任务的基础，相干性的消失必将导致量子信息处理任务无法完成。这种系统与环境耦合所导致的非幺正演化称为退相干，是目前实现量子信息处理的最大障碍。为了克服退相干所造成的困难，研究人员发展出一系列的方法来消除退相干的影响，如量子纠错码、量子避错码等。近年来，一种利用外部控制场来开环控制进而实现系统与环境间动力学解耦合的方法引起研究人员极大的兴趣，此种新的量子调控方法能够更加主动并且更加有效的保护系统的相干性。本论文将对高维系统中的动力学解耦合进行系统的研究，利用周期性解耦合序列对失相环境进行了完全的解耦合。对于耗散环境，我们构造了级联的脉冲序列并且证明其在一定条件下优于相同脉冲数的周期性序列。对于多粒子纠缠态，我们设计出了由局域操作组成的解耦合序列，能够有效的抑制纠缠的退相干。

关键词：量子纠缠退相干动力学解耦

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对掺杂磷的硅单晶中电子自旋的动力学解耦

科学通报 2011年第1期56卷 2-8页

作者：荣星王亚杨佳慧朱进贤徐挽杰冯鹏博温旭杰苏吉虎杜江峰中国科学技术大学物理学院近代物理系合肥微尺度物质科学国家实验室合肥230026

量子相干是量子计算所利用的主要资源.由于与周围嘈杂环境的耦合,量子比特会遭受退相干效应.动力学解耦(DD)技术是对量子比特进行快速反转操作,可以有效消除量子比特与环境之间的耦合.而最优动力学解耦就是用最少数目的脉冲消除一定阶... 详细信息

量子相干是量子计算所利用的主要资源.由于与周围嘈杂环境的耦合,量子比特会遭受退相干效应.动力学解耦(DD)技术是对量子比特进行快速反转操作,可以有效消除量子比特与环境之间的耦合.而最优动力学解耦就是用最少数目的脉冲消除一定阶数的退相干效应.本文首先介绍了我们最近的工作进展,即保持γ辐照丙二酸单晶中电子自旋相干,并分析了这种固体体系中不同的退相干机制.然后考察了另一种固体体系,即掺杂磷的硅单晶.利用电子顺磁共振(EPR)手段对该系统中电子自旋的弛豫性质进行了研究.另外,同样考察了动力学解耦技术在该体系中的性能.实验结果表明,当使用一个脉冲控制,电子自旋相干时间为112μs,然而通过使用八脉冲的周期性动力学解耦脉冲,电子自旋的相干时间被延长到了296μs.

关键词：退相干动力学解耦量子计算