لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.

کنترل سیستم های کوانتومی مبتنی بر روش های کنترل یادگیر و هوش محاسباتی از موضوعات مورد توجه در حوزه مهندسی کنترل می-باشد. آنچه دارای اهمیت است تضمین همگرایی فرآیند کنترل موردنظر در عین وضوح و سادگی روش می باشد. در این مقاله یک فرآیند کنترل یادگیر مبتنی بر یک کنترل کننده ژنتیکی کوانتومی به منظور ردیابی مسیر در سیستم های کوانتومی بسته ارایه شده است. کنترل کننده طراحی شده برای ردیابی یک مسیر متناظر یک تابع متغیر با زمان به کار گرفته شده است. برای این منظور یک مساله بهینه سازی مقید با تابع هدف حداقل سازی انحراف از مسیر و محدودیت ناشی از ساختار تکراری جواب معادله دینامیکی شرودینگر طراحی شده است. با توجه به نرخ بالای همگرایی در الگوریتم ژنتیک کوانتومی، از الگوریتم ژنتیک کوانتومی برای حل مساله بهینه سازی استفاده شده است. بر اساس یک اندازه گیری تصادفی از نسل اول جمعیت حالات کوانتومی، الگوریتم ژنتیک حاصل بهترین کنترل کننده را برای ردیابی مسیر ارایه می-دهد. ردیابی موثر و بهینه مسیر با حداقل خطای انحراف از مسیر و حداقل نوسانات سیگنال کنترل از مزایای روش ارایه شده است. دو مثال عددی برای نشان دادن عملکرد کنترل کننده طراحی و مزایای آن ارایه شده است. نتایج شبیه سازی های انجام شده نمایانگر صحت عملکرد روش پیشنهادی در کنترل سیستم های کوانتومی است.

در این مقاله یک روش کنترلی مبتنی بر سیستم های فازی برای هدایت و نگه داری حالت یک سیستم کوانتومی نمونه در ناحیه ی از پیش تعریف شده ارائه شده است. سیستم کوانتومی در نظر گرفته شده یک سیستم کوانتومی مرتبه سه بوده و مدل تحلیل سیستم نیز مدل دوخطی می باشد. همچنین اندازه گیری ها از سیستم در ناحیه ی تعریف شده، در هر زمان دلخواه، با در نظر گرفتن اثر این اندازه گیری ها در حالت داخلی سیستم صورت می گیرد. اثر ورودی های ناخواسته و نامعینی های ساختاری سیستم نیز به صورت نامعینی های کراندار در همیلتونین سیستم در نظر گرفته می شود. در این مقاله فرض شده است حالت اولیه سیستم مشخص و حالت داخلی سیستم در هر لحظه از زمان، به عنوان سیگنال فیدبک در دسترس است. روند کنترلی به این صورت است که ابتدا یک ناحیه ی قابل قبول اطراف حالت نهایی مطلوب تعریف شده و سپس از یک سیستم استنتاج عصبی فازی تطبیقی بهبود یافته با الگوریتم رقابت استعماری برای هدایت حالت سیستم به سمت حالت نهایی مطلوب در این ناحیه استفاده می شود. همچنین از یک ناظر فازی برای نگه داشتن حالت سیستم کوانتومی در ناحیه تعریف شده با تنظیم یک ضریب کنترلی استفاده شده است. نتایج شبیه سازی حاصل از اعمال روش پیشنهادی روی سیستم کوانتومی مرتبه سه نمونه و با وجود نامعینی های کراندار در سیستم نشان از کاربردی و موثر بودن روش در کنترل سیستم های کوانتومی دارد.

سیستم کوانتومی تصادفی با حالت تخمین یافته (مسیر کوانتومی) که دارای چندین نقطه تعادل است مورد تحلیل جهت طراحی یک کنترل کننده پایدار ساز سراسری قرار گرفته است. قانون کنترلی به گونه ای طراحی شده است که تضمین می کند که سیستم تنها به سمت نقطه تعادل مطلوب هدایت می شود و به سمت هیچکدام از دیگر نقاط تعادل حرکت نمی کند به عنوان یک مثال فیزیکی از پایدارسازی سیستم با چندین نقطه تعادل، پایدارسازی سراسری یک اتم دارای اسپین نیم (شامل دو نقطه تعادل) که بعنوان بیت کوانتومی در محاسبات کوانتومی کاربرد فراوانی دارد، مورد بررسی قرار گرفته و شبیه سازی شده است و نتایج شبیه سازی، طراحی نظری حاصل شده را تایید می نماید.

در این مقاله یک کنترل کننده ترکیبی کوانتومی جدید برای کنترل یک سیستم کوانتومی کنترل پذیر حالت ویژه قوی طراحی می شود. برای این منظور، اگر حالت هدف در مجموعه قابل دسترس حالت اولیه قرار داشته باشد، از یک کنترل کننده کوانتومی لیاپانوفی برای انتقال حالت استفاده می شود در غیر این صورت، با استفاده از یک قاعده کنترل ترکیبی مبتنی بر الگوریتم گرور، حالت اولیه را به یک حالت واسط دیگر که حالت هدف در دسترس آن باشد، انتقال می دهیم و سپس با استفاده از یک کنترل کننده کوانتومی لیاپانوفی، حالت واسط را به حالت هدف انتقال می دهیم. برای این منظور یک قضیه ارائه و اثبات شده است و یک الگوریتم جدید، با هدف پیاده سازی روش پیشنهادی، طراحی شده است. مثال شبیه سازی شده کارآیی و مزیت روش ارائه شده را به خوبی نشان می دهد.

کنترل دینامیک های کوانتومی با مانستگی بالا و در حضور نوفه های محیطی از الزامات فناوری کوانتومی است. به این منظور، ما در این مقاله رهیافتی را مبتنی بر روش وردشی معرفی می کنیم که کاملاً براساس دینامیک (ماتریس فرایند) یک سامانۀ باز کوانتومی و مستقل از هر حالت اولیۀ سامانه است. در اینجا با کمک روش پرکاربرد وَردشی مجموعه ای از معادله های بهینه­سازی را برای یک مسئلۀ کلی کنترل دینامیکی یک سامانۀ باز کوانتومی به دست می آوریم که منجر به معرفی یک ثابت حرکت در فضای پارامترهای بهینه­سازی می شود. معادله های بهینه ­سازی را با استفاده از یک روش عددی تکرار برای مسئلۀ خاص و مهم شبیه­ سازی دینامیک کوانتومی در یک زمان ازپیش تعیین شده حل می کنیم‏.