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Real-Time Optimal State Estimation-Based Feedback Control for stochastic quantum systems in the Non-Markovian Case

Journal of systems Science & Complexity 2023年第6期36卷 2274-2291页

作者： CONG Shuang ZHANG Jiaoyang KUANG Sen HARRAZ Sajede Department of Automation University of Science and Technology of ChinaHefei230027China

This paper studies the real-time optimal state estimation-based feedback control for twolevel stochastic quantum systems in the non-Markovian case.The system model is established by combining the time-convolutionless non-Markovian master equation and the stochastic master equation.A nonlinear filter based on the state-dependent Riccati equation is designed in order to achieve the realtime optimal estimation of quantum states.A quadratic function multiplied with an exponential term is selected as the Lyapunov function,and a continuous-time control law is deduced via the stochastic Lyapunov stability theorem to realize eigenstate feedback control based on real-time optimal state estimation.Numerical simulation results illustrate that the proposed control scheme is capable of steering the two-level quantum system from an arbitrary initial state to the desired eigenstate with a fidelity higher than 99%within a time of 3 a.u.

关键词： Lyapunov-based approach optimal nonlinear filter quantum feedback control stochastic quantum system

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