量子控制——一个全新的学科领域
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第 17 卷 第 5 期
Vol. 17 No. 5
控 制 与 决 策
Control and D ecision
2002 年 9 月
Sept. 2002
文章编号: 100120920
(
2002
)
0520513204
量子控制——一个全新的学科领域
程 代 展
(
中国科学院 数学与系统科学研究院, 北京 100080
)
摘 要: “量子控制”作为一个全新的学科领域正在蓬勃崛起。为此, 首先对量子控制的起源和发展进
行概述; 然后对量子力学的基本方法和工具作了初步介绍, 它提供了量子控制的理论基础和模型框架;
接着讨论量子控制与控制论的关系、量子控制系统的模型以及目前国际上的研究动态; 最后对未来的研
究方向提出一些展望。
关键词: 量子控制;
Schrodiger
¨
方程; 李群; 李代数; 现代控制理论
中图分类号:
TP
13 文献标识码:
A
Quantum control
——
A new academ ic f ield
CH EN G D a i
2
zhan
(
Institute of M athem atics and System s Science
,
Chinese A cadem y of Sciences
,
Beijing
100080,
China
)
Abstract
: “
Q uantum control
”
as a brand new academ ic field is em erging fast
.
A survey on this new
top ic is p resented
.
First of all
,
a brief historical review of the origin and the development of the
quantum control is p rovided
.
Then a quick introduction to the quantum m echanics is given
.
It p rovides
the theoretical fundation and the framwo rk fo r the quantum control
.
The relationship betw een the
quantum contro l and the control theory is discussed
.
The model and m ajor control p roblem s in the
quantum control are p resented
,
and the current research situation abroad is described
.
Finally
,
a brief
p ro spect is given
.
Key words
:
quantum control
;
Schrodige
¨
r equation
;
L ie group
;
L ie algebra
;
modern control theory
1
概 述
20 世纪 90 年代, 量子控制作为
IT
中未来或正
在兴起的技术, 将许多物理学家、化学家、计算机科
学家以及系统与控制学家吸引到自己的麾下。
早在 80 年代初, 美国华盛顿大学的谈自忠教授
等就提出了量子控制系统的概念, 并对其作了大量
的理论探索
[1～ 5 ]
。但在 90 年代以前, 还只能处理量
子系统的整体, 而忽略了单个原子或光子水平的现
象, 因为人们对其无能为力。90 年代以来, 纳米与核
磁共振等技术的发展, 特别是扫描隧道显微镜的研
制成功, 使人们利用激光束对单个原子水平的物质
的操纵能力大大提高。这便为量子控制提供了可能,
从而促进了它的飞速发展。
什么是量子控制呢?
Bucksbaum
教授
[6]
认为它
是“物理研究的一个新领域。它通过利用精细的控制
(
目前主要是激光场
)
操纵量子现象。量子计算、慢光
子、原子束及其类似的目标都属于这一新领域——
量子控制”。
纳米技术主要是物理学家也许还有计算机科
收稿日期: 2002204219; 修回日期: 2002205208
基金项目: 国家 973 研究项目
(
G
1998020308
)
作者简介: 程代展
(
1946—
)
, 男, 福建福州人, 研究员, 博士生导师, 从事非线性控制等研究。
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