Квантовая обратная связь

Квантовая обратная связь или управление с квантовой обратной связью — это класс методов подготовки квантовой системы и управления ею, в которых квантовое состояние или траектория этой системы используется для развития системы к некоторому желаемому результату. Как и в классическом случае, обратная связь возникает, когда выходные данные системы используются в качестве входных данных, управляющих динамикой (например, путем управления гамильтонианом системы ). Сигнал обратной связи обычно фильтруется или обрабатывается классическим способом, который часто называют обратной связью, основанной на измерениях . Однако квантовая обратная связь также позволяет поддерживать квантовую когерентность выходного сигнала при обработке сигнала (посредством унитарной эволюции ), что не имеет классического аналога. ^[1]^[2]^[3]

Обратная связь на основе измерений

При квантовом управлении с замкнутым контуром обратная связь может быть полностью динамической (т. е. объект и контроллер образуют единую динамическую систему, а контроллер оба влияют друг на друга посредством прямого взаимодействия). Это называется когерентным контролем. Альтернативно, обратная связь может быть полностью теоретико-информационной, поскольку контроллер получает информацию об объекте в результате измерения объекта. Это контроль, основанный на измерениях.

Последовательная обратная связь

В отличие от обратной связи, основанной на измерениях, где квантовое состояние измеряется (что приводит к его коллапсу), а управление зависит от классического результата измерения, когерентная обратная связь поддерживает полное квантовое состояние и реализует детерминированные, неразрушающие операции над состоянием, используя полностью квантовые устройства. .

Одним из примеров является зеркало, отражающее фотоны (квантовые состояния) обратно к эмиттеру. ^[4]

Примечания

^ Ллойд, Сет (14 июля 2000 г.). «Когерентная квантовая обратная связь». Физический обзор А. 62 (2): 022108. Бибкод : 2000PhRvA..62b2108L . дои : 10.1103/PhysRevA.62.022108 .
^ Нельсон, Ричард Дж.; Вайнштейн, Яаков; Кори, Дэвид; Ллойд, Сет (2 октября 2000 г.). «Экспериментальная демонстрация полностью когерентной квантовой обратной связи». Письма о физических отзывах . 85 (14): 3045–3048. Бибкод : 2000PhRvL..85.3045N . doi : 10.1103/PhysRevLett.85.3045 . ПМИД 11005999 .
^ Э. Гоф, Джон (2013). «Квантовый контроль и обработка информации» (PDF) . Квантовая обработка информации . 12 (Квантовый контроль и обработка информации): 1397–1415. Бибкод : 2013QuIP...12.1397G . дои : 10.1007/s11128-012-0491-7 . S2CID 254984160 .
^ Пихлер, Ханнес; Чой, Сунвон; Золлер, Питер; Лукин Михаил Дмитриевич (10 октября 2017 г.). «Универсальные фотонные квантовые вычисления с помощью обратной связи с задержкой» . ПНАС . 114 (43): 11362–11367. Бибкод : 2017PNAS..11411362P . дои : 10.1073/pnas.1711003114 . ПМЦ 5664532 . ПМИД 29073057 .

Ссылки

Х. М. Уайзман и Г. Дж. Милберн, Квантовые измерения и контроль (Издательство Кембриджского университета, 2009).
Уайзман, Х.; Милберн, Дж.Дж. (1993). «Квантовая теория оптической обратной связи посредством гомодинного обнаружения» (PDF) . Физ. Преподобный Летт . 70 (5): 548–551. Бибкод : 1993PhRvL..70..548W . doi : 10.1103/PhysRevLett.70.548 . ПМИД 10054142 .
Уайзман, Х. (1994). «Квантовая теория непрерывной обратной связи» (PDF) . Физ. Преподобный А. 49 (3): 2133–2150. Бибкод : 1994PhRvA..49.2133W . дои : 10.1103/PhysRevA.49.2133 . ПМИД 9910465 .
Уайзман, HM; Милберн, Дж.Дж. (1993). «Квантовая теория квадратурных измерений поля» (PDF) . Физ. Преподобный А. 47 (1): 642–662. Бибкод : 1993PhRvA..47..642W . дои : 10.1103/PhysRevA.47.642 . ПМИД 9908961 .
Уайзман, HM; Милберн, Дж.Дж. (1993). «Интерпретация процессов квантового скачка и диффузии, проиллюстрированная на сфере Блоха» (PDF) . Физ. Преподобный А. 47 (3): 1652–1666. Бибкод : 1993PhRvA..47.1652W . дои : 10.1103/PhysRevA.47.1652 . ПМИД 9909117 .
Уайзман, Х.; Милберн, Г. (1994). «Сжатие через обратную связь» (PDF) . Физ. Преподобный А. 49 (2): 1350–1366. Бибкод : 1994PhRvA..49.1350W . дои : 10.1103/PhysRevA.49.1350 . ПМИД 9910369 .
Уайзман, HM (1996). «Квантовые траектории и квантовая теория измерений». Квантовая и полуклассическая оптика: Журнал Европейского оптического общества, часть B. 8 (1): 205–222. arXiv : Quant-ph/0302080 . Бибкод : 1996QuSOp...8..205W . дои : 10.1088/1355-5111/8/1/015 . S2CID 15046455 .
Ллойд, С. (2000). «Когерентная квантовая обратная связь». Физ. Преподобный А. 62 (2): 022108. Бибкод : 2000PhRvA..62b2108L . дои : 10.1103/PhysRevA.62.022108 .
Нельсон, Р.Дж.; Вайнштейн, Ю.; Кори, Д.; Ллойд, С. (2000). «Экспериментальная демонстрация полностью когерентной квантовой обратной связи». Физ. Преподобный Летт . 85 (14): 3045–3048. Бибкод : 2000PhRvL..85.3045N . doi : 10.1103/PhysRevLett.85.3045 . ПМИД 11005999 .

[1] Ллойд, Сет (14 июля 2000 г.). «Когерентная квантовая обратная связь». Физический обзор А. 62 (2): 022108. Бибкод : 2000PhRvA..62b2108L . дои : 10.1103/PhysRevA.62.022108 .

[2] Нельсон, Ричард Дж.; Вайнштейн, Яаков; Кори, Дэвид; Ллойд, Сет (2 октября 2000 г.). «Экспериментальная демонстрация полностью когерентной квантовой обратной связи». Письма о физических отзывах . 85 (14): 3045–3048. Бибкод : 2000PhRvL..85.3045N . doi : 10.1103/PhysRevLett.85.3045 . ПМИД 11005999 .

[3] Э. Гоф, Джон (2013). «Квантовый контроль и обработка информации» (PDF) . Квантовая обработка информации . 12 (Квантовый контроль и обработка информации): 1397–1415. Бибкод : 2013QuIP...12.1397G . дои : 10.1007/s11128-012-0491-7 . S2CID 254984160 .

[4] Пихлер, Ханнес; Чой, Сунвон; Золлер, Питер; Лукин Михаил Дмитриевич (10 октября 2017 г.). «Универсальные фотонные квантовые вычисления с помощью обратной связи с задержкой» . ПНАС . 114 (43): 11362–11367. Бибкод : 2017PNAS..11411362P . дои : 10.1073/pnas.1711003114 . ПМЦ 5664532 . ПМИД 29073057 .

[1]

[2]

[3]

[4]