Incoherent light as a control resource: a route to complete controllability of quantum systems
我们讨论了使用非相干光作为控制原子动力学的资源，并回顾了在Phys.Rev.A84，042106（2011）中提出的使用非相干光和相干光的组合在量子系统的任何纯态和混合态之间进行受控转移的方法。形式上，该方法构造性地证明了量子系统在所有密度矩阵空间中的近似开环马尔可夫态转移可控性--最强可能的量子态控制度.
2012-12-10 quant-ph
Degrees of controllability for quantum systems and applications to atomic systems
给出了量子系统不同能控度的精确定义，并讨论了它们的充要条件。结果适用于确定各种原子系统的可控性程度与简并能级和跃迁频率。
2002-03-20 quant-ph
Indirect controllability of degenerate quantum systems with quantum accessor
研究了具有最近邻耦合的量子比特链作为量子存取器的简并量子系统的完全能控性。得到了控制系统与存取器耦合方式及存取器长度的充分条件。给出了任意有限系统的一般方法，并详细研究了二能级和三能级退化系统。
2013-12-25 quant-ph
Indirect Controllability of Quantum Systems; A Study of Two Interacting Quantum Bits
当控制作用于辅助系统A时，量子力学系统S被间接控制，并且S的演化仅通过与A的相互作用而被修改。间接可控性的研究给出了一个描述的一组状态，可以得到S与此计划。本文研究了有限维量子系统的间接能控性。在讨论了相关定义后，我们用李代数的形式给出了能控性的一般必要条件。我们提出了一个详细的治疗的情况下，两个系统，S和A，是二维的（量子位）。特别地，我们刻画了与S+A相关的动力李代数，推广了以前的结果，并证明了S+A的完全可控性和间接可控性的适当概念是该系统的等价性质。我们还证明了两个量子比特系统的几个进一步的间接可控性性质，并说明了李代数分析在可达状态研究中的作用。
2012-03-05 quant-ph
Controllability of Quantum Systems
综述和综合的结果和标准的开环可控性的哈密顿量子系统得到的李群和李代数技术。讨论了耗散系统开环能控性的否定结果，并证明了量子系统闭环（反馈）控制的优越性。
2003-02-15 quant-ph
Discrete-Time Controllability for Feedback Quantum Dynamics
研究离散时间马尔可夫量子动力学的可控性。我们发现，虽然在一般情况下，控制系统是有限时间可控的，反馈控制允许任意渐近状态到状态的过渡。在进一步假设的形式上的测量，我们表明，有限时间可控性可以实现在一个时间尺度与系统的维数线性，我们提供了一个迭代过程来设计酉控制动作。
2010-12-07 quant-ph
Controllability of quantum mechanical systems by root space decomposition of su(N)
利用半单李代数的结构理论，研究了N能级量子力学系统的幺正传播子在单个控制场作用下的可控性。在一般配置以及在几个退化的情况下，提供了充分条件的向量场。
2001-10-25 quant-ph
Controllability of Scattering States of Quantum Mechanical Systems
本文提供了一个控制具有散射态的量子力学系统的框架，即，具有连续光谱的系统。提出了强光滑能控性的概念，并证明了一个强光滑能控性的判别准则。我们的结果是从有限维控制李代数的量子系统到无限维控制李代数的非平凡推广。它也为未来的研究开辟了许多有趣的问题。
2005-05-09 quant-ph
Local controllability of quantum systems
我们给出了多体量子系统能控性的一个充分判据。我们将图传染准则推广到了不能用图论描述的量子系统。我们介绍超图的符号和重新制定的感染属性在此设置。引入的标准具有拓扑性质，因此它与量子信息处理的任何特定实验实现无关。
2012-03-19 quant-ph
Controllability of multi-partite quantum systems and selective excitation of quantum dots
我们考虑多体量子系统的可控性程度以及每种情况下的充分必要条件。结果被应用到一个单一的激光脉冲的量子点的合奏的同时控制的问题。最后，我们应用最优控制技术来证明选择性激发的同时可控合奏的个别点。
2005-09-07 quant-ph
The role of controllability in optimizing quantum dynamics
本文讨论了可控性在优化量子力学控制系统的复杂性中所起的重要作用。该研究是基于相应的量子控制景观的拓扑分析，这被称为作为控制场的功能的优化目标。我们发现，可控性的程度是密切相关的景观，这决定了搜索效率的全局最优。这种效果是通过门保真度控制景观的系统，其可控性是有限的SU（2）动态对称群证明。我们表明，多个局部假陷阱（即，非全局次最优）存在，即使目标门是可实现的，并且这些陷阱的数量由于可控性的损失而增加，而可控系统总是没有假陷阱。
2011-01-06 quant-ph
Notions of controllability for quantum mechanical systems
在本文中，我们定义了四个不同的概念的可控性的物理利益的多级量子力学系统。这些概念涉及驱动演化算子以及系统状态的可能性。我们建立这些不同的概念之间的联系，以及方法来验证可控性。本文还包含的结果之间的关系在任意小时间的系统的可控性变化的紧变换李群和相应的系统在相关的齐次空间。作为应用，我们证明了对于两个自旋为1/2的相互作用粒子系统，并不是所有的态转移都能在任意小的时间内得到。
2002-11-20 quant-ph
Finite Controllability of Infinite-Dimensional Quantum Systems
与计算和通信应用有关的量子现象几乎总是涉及本征态之间的特定转移及其线性叠加。对于某些量子系统，如自旋系统，量子演化方程（薛定谔方程）是有限维的，并且在李群和商空间上定义的系统的可控性的旧结果提供了大部分所需的非耗散系统的可控性。然而，在无限维的环境中，控制量子系统的演化往往存在概念和技术上的困难。在本文中，我们提出了一个系统的方法来解决一类这样的问题，它是可以避免一些技术问题。特别是，我们分析了无限维双线性系统的可控性的假设下，使可控性可能使用的轨迹躺在一个嵌套的家庭预定义的子空间。这个结果，我们称之为有限可控性定理，提供了一组在无限维设置可控性的充分条件。我们考虑特定的物理系统，感兴趣的量子计算，并提供洞察类型的量子操作（门），可能会被开发。
2009-09-07 quant-ph
Determining the ability for universal quantum computing: Testing controllability via dimensional expressivity
本文提出一种基于参数化量子电路的混合量子-经典算法，通过维度表达性分析获取独立参数数量，从而高效测试算子可控性，为量子芯片的资源高效设计提供系统方法。
2023-12-16 quant-ph
Controllability and universal three-qubit quantum computation with trapped electron states
我们展示了如何控制和执行通用的三量子比特量子计算与捕获的电子量子态。这三个量子比特是电子自旋，以及回旋加速器和轴向谐振子的前两个量子态。我们明确地展示了如何通用门可以执行。作为一个非平凡的量子算法的例子，我们概述了Deutsch-Jozsa算法在这个系统中的实现。
2008-02-20 quant-ph
Analytic Controllability of Time-Dependent Quantum Control Systems
研究了一类哈密顿算符分量具有显式时间依赖性的量子控制系统的能控性问题。我们考虑的一般情况下，状态移动在一个无限维的希尔伯特空间，一个漂移项存在，和运营商驱动的状态演化可能是无界的。然而，考虑限制的假设，存在一个解析域，密集的状态空间中，控制薛定谔方程的解决方案，可以表示为全球指数形式。可控性的问题自然地集中在控制量子态在希尔伯特空间中单位球面的有限维子流形上的能力上，从而集中在解析可控性上。一个相对简单的策略允许扩展的李代数条件较强的解析可控性较早推导出的简单，时间无关的系统中，漂移哈密顿和相互作用哈密顿没有内在的时间依赖性。将状态空间按时间变量相应地扩大一维，构造了一个增广控制系统，该系统可视为时间无关的。Kunita开发的方法，然后可以实现，以建立由原始的时间相关的薛定谔控制问题定义的一维减少系统的可控性条件。所得到的定理的适用性示出与选定的例子。
2004-09-22 quant-ph
Cartan Decomposition of SU(2^n), Constructive Controllability of Spin systems and Universal Quantum Computing
在本文中，我们提供了一个显式的参数化的任意幺正变换作用于n量子比特，在一个和两个量子比特的量子门。该构造基于半单李群SU（2^n）的连续Cartan分解。该分解突出了从量子门构建任意幺正变换的几何方面，并明确了在$n耦合自旋上实现任意幺正变换的脉冲序列的选择。最后，我们对设计过程的最优性进行了观察。
2000-10-29 quant-ph
Controllability properties for finite dimensional quantum Markovian master equations
从几何控制理论的各种概念被用来表征的行为的马尔可夫主方程的N-能级量子力学系统的酉控制驱动，并描述可达状态集的结构。证明了该系统是可达的，但既不是小时间可控的，也不是有限时间可控的。特别是，如果量子动力学半群的生成元是酉的，那么可达集在时间上单调增长时可以很容易地刻画。两个水平的情况下，详细处理。
2002-11-28 quant-ph
Resource-bounded controllability benchmarking of open quantum systems
RMIT University（皇家墨尔本理工大学）；UNSW Sydney（新南威尔士大学）；Quandela（量子达）
本文提出基于灰箱响应模型的资源受限框架，评估开放量子系统实际可控性，通过实例验证有限控制资源与系统噪声共同制约门性能，为相关基准测试提供方法。
2026-08-12 quant-ph
Controllability of Quantum Walks on Graphs
本文研究了带硬币的图上的离散时间量子行走问题，重点是分散模型，其中硬币操作允许随着图的顶点而变化。当硬币操作可以在每个时间步被修改时，这些系统可以被看作是控制系统，并且可以应用几何控制理论的技术。特别是，可以通过研究可控性来描述一个人可以达到的状态集。推广了以前的结果，我们给出了一个适当的李代数的可达状态集的特征。然后，我们证明了一般的结果和标准有关的代数和拓扑性质的行走的可控性。作为这些结果的结果，我们证明了如果底层图的度大于$\frac{N}{2}$，其中$N$是节点的数量，量子行走总是完全可控的，即，有可能使其根据任意的单一演化来演化。另一个结果是，分散模型的可控性只取决于图，而不是在其上定义的特定量子walk。我们还提供了显式的控制算法，并量化了任意状态转移所需的步骤数。本文的结果是感兴趣的量子信息理论中的量子行走的使用和分析的量子算法的发展。
2010-06-11 quant-ph
Extended Controllability Tests for Quantum Decoherence-Free Subspaces
本文提出两个公理化可控性测试，用于验证开放量子系统无消相干子空间中子系统码的可控性，适用于任意Lindbladian模型，并通过囚禁离子系统实例验证了其有效性。
2025-03-07 quant-ph
Local controllability of quantum networks
我们给出了一个充分的准则，保证了一个多体量子系统可以通过适当地操纵它的一个子系统的（本地）哈密顿量来控制。该方法可以应用于广泛的系统：它不依赖于细节的耦合，但只对他们的相关拓扑结构。作为一个特例，我们证明了海森堡链和阿弗莱克-肯尼迪-李布-田崎链可以通过在其末端的一个自旋上操作来控制。原则上，通过作用于单个量子比特，可以在这样的链上执行任意量子算法。
2009-06-28 quant-ph
Exact Algebraic Conditions for Indirect Controllability in Quantum Coherent Feedback Schemes
在相干量子反馈控制方案中，目标量子系统S与辅助系统A接触，并且相干控制只能直接影响A。系统S通过与A的相互作用被“间接”控制。系统S称为间接可控的，如果每一个么正变换都可以用这个方案在S的状态上进行。S的间接能控性将取决于表征整个系统S+A的动力学的“动力学李代数”L和辅助系统A的初始状态。在本文中，我们准确地描述了这种特征。一个自然的假设是，辅助系统A是最小的，这意味着A中没有与S解耦的部分，我们用n_A表示这样一个最小A的维数，我们假设它是完全可控的。证明了当n_A大于或等于3时，S的间接能控性成立当且仅当系统S+A的完全能控性成立，即L=su（n_Sn_A）或L=u（n_Sn_A），其中n_S表示系统S的维数。当n_A=2时，不具有完全能控性而具有间接能控性是可能的.用只描述系统S上的演化的李代数L_S给出了这种情况发生的确切条件。证明了间接能控性成立的充要条件是L_S=u（n_S），且辅助系统A的初始状态是纯的.
2013-09-16 quant-ph
Noise and Controllability: suppression of controllability in large quantum systems
一个封闭的量子系统被定义为完全可控的，如果一个任意的幺正变换可以使用可用的控制来执行。实际上，控制场是不可避免的噪声源。我们能否设计控制场，使噪声的影响在变换的时间尺度上可以忽略不计？在实践中完全可控性要求噪声的影响可以被抑制为任意变换。本研究考虑了一种控制范式，其中控制哈密顿量的李代数结构是固定的，而系统的大小增加，由代数的Hilbert空间表示的维度决定。我们表明，对于大型量子系统，控制中的一般噪声在一类典型的目标变换中占主导地位，即，噪声破坏了完全的可控性。
2011-01-17 math-ph math.MP quant-ph
Controllability, Observability and Parameter Identification of two coupled spin 1's
本文研究了在电场-磁场作用下相互作用的自旋1对的控制论性质。特别地，我们假设可以观测到总磁化强度的期望值，并研究了这些系统的能控性、能观性和参数辨识。我们给出了能控性和能观性的条件，并刻画了具有相同输入输出行为的等价模型类。分析的动机是最近的兴趣在三能级系统的量子信息理论和量子密码学，以及由建模的问题分子磁体作为自旋网络。
2003-07-17 quant-ph
Graph test of controllability in qubit arrays: A systematic way to determine the minimum number of external controls
本文提出基于哈密顿量图表示的量子比特阵列可控性检验框架，可避免构造动力学李代数的高成本，并在受 ibmq_quito 启发的五量子比特阵列中将外部控制数由五个分别降至一个或两个。
2022-12-09 quant-ph
Controllability of the coupled spin-half harmonic oscillator system
对二能级原子与量子谐振子耦合系统进行了控制论分析。我们表明，通过施加只有两个谐振频率的外场，可以产生任何所需的幺正算子。
2007-05-08 quant-ph
On the Role of Controllability in Pulse-based Quantum Machine Learning Models
该研究针对基于脉冲的量子机器学习模型中表达能力与可训练性的权衡问题，通过Fliess级数展开提出通用表达能力评估准则，设计低维流形上的有限可控性模型，经数值验证实现了高表达性与可训练性的平衡。
2024-05-15 quant-ph
Subspace Controllability in Variational Quantum Circuits: Maximising Expressivity and Increasing Search Efficiency with Dynamical Lie Algebras
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt（德国航空航天中心）；Zentrum für Astronomie der Universität Heidelberg（海德堡大学天文中心）
该研究通过MNIST-1D多分类任务验证，子空间可控的变分量子电路在超参数搜索中更易达到最低损失，可限制搜索范围以降低计算成本。
2026-09-22 quant-ph
Numerical estimation of reachable and controllability sets for a two-level open quantum system driven by coherent and incoherent controls
本文考虑一个二能级开放量子系统，其演化受Gorini-Kossakowski-Lindblad-Sudarshan主方程控制，其哈密顿量和耗散超算符相应地依赖于具有约束幅值的分段常数相干和非相干控制.还考虑了对控制变量的其他约束。系统的分析使用布洛赫参数化的系统的密度矩阵。我们适应的部分方法获得外平行六面体和逐点估计的可达和可控性集的布洛赫球通过解决一些问题，优化相干和非相干控制相对于一些客观的标准。采用差分进化和对偶退火优化方法。数值结果表明可达集的估计依赖于系统的初始状态到Bloch球中心点的距离、最终时刻、控制量的约束和变化量。
2021-06-18 quant-ph
Indirect control with quantum accessor (I): coherent control of multi-level system via qubit chain
研究了任意有限维量子系统（N维量子系统）通过量子存取器的间接可控性。在这里，qudit耦合到量子存取器，该量子存取器被建模为具有最近邻（各向异性）XY耦合的完全可控的自旋链。详细研究了这种间接控制系统的完全能控性。一般方法适用于二维和三维量子系统的间接可控性。对于二维和三维系统，本文还提出了一种简单的间接控制方案。
2007-03-23 quant-ph
Note on the Controllability of Molecular Systems
有限维量子系统的可达集被证明是对应于内部和控制哈密顿量的群的轨道，即使这个群不是紧的。
2001-06-30 quant-ph
Control of non-controllable quantum systems: A quantum control algorithm based on Grover iteration
对于既不是强完全可控也不是完全可控的有限维双线性量子力学系统，定义了一种新的能控性概念--本征态能控性。设计了一种基于Grover迭代的量子控制算法，实现了将本征态可控但不一定（强）完全可控的系统从任意态引导到目标态的量子控制任务.
2005-03-02 quant-ph
Dynamical recurrence and the quantum control of coupled oscillators
可控性-通过应用一组可用操作来执行任何目标动态的可能性-是任何物理系统实际使用的基本要求。对于有限维系统，例如自旋系统，建立可控性的精确准则，如所谓的秩准则，是众所周知的。然而，大多数物理系统需要一个描述方面的无穷维希尔伯特空间的可控性了解甚少。在这里，我们研究无限维玻色子量子系统-包括量子光，玻色子原子的合奏，离子的运动自由度，和纳米机械振荡器-由二次哈密顿（这样他们的演变是类似于耦合谐振子）。在突出了Hilbert空间中的能控性和递归性之间的密切联系之后，我们证明了，对于耦合振子，必须满足一个简单的额外条件才能将秩准则扩展到无限维二次系统。此外，我们提出了一个有用的应用，我们的发现，通过证明间接可控的谐振子链。
2012-04-10 quant-ph
Qualitative differences in the robust controllability of model two-qubit systems
Macquarie University（麦考瑞大学）；ARC Centre of Excellence for Engineered Quantum Systems, Macquarie University（麦考瑞大学工程量子系统卓越研究中心）；Friedrich-Alexander Universität of Erlangen-Nuremberg（埃尔朗根-纽伦堡弗里德里希·亚历山大大学）
针对哈密顿量参数不确定性导致量子系统难以完全控制的问题，该研究结合理论框架与数值方法分析两模型两量子比特系统的鲁棒可控性差异，并通过在保真度函数中加惩罚项优化控制脉冲以增强鲁棒性。
2025-03-20 quant-ph
Robust controllability of two-qubit Hamiltonian dynamics
物理系统上的量子门（酉门）通常通过控制哈密顿动力学来实现。当哈密顿参数的完整描述是可用的，一组可实现的量子门很容易由量子控制理论的特点。然而，在许多实际系统中，由于精确测量的困难或系统的不稳定性，哈密顿量可能包括未知参数。在本文中，我们考虑的情况下，一些参数的哈密顿量是未知的，但我们仍然要执行一个鲁棒控制的量子门的未知参数无关。这种控制的存在以前在单量子比特系统中被证明，并且为双量子比特系统开发了一种建设性的方法，提供了完整的单量子比特控制。我们解析地研究了两个量子比特系统的鲁棒可控性，并应用李代数方法来处理只允许控制两个量子比特之一的情况。我们还使用数值方法来解决这些问题，因为我们的分析方法在某些系统中不起作用。
2019-08-14 quant-ph
High-throughput assessment of defect-nuclear spin register controllability for quantum memory applications
针对量子存储中缺陷-核自旋寄存器可控性评估效率低的问题，提出一种高效系统评估方法，量化了SiC中双物种核寄存器的纠缠门性能，可指导高通量筛选适配的量子存储缺陷系统。
2024-05-21 quant-ph
Quantum control limited by quantum decoherence
我们描述了量子可控性的影响下的量子退相干诱导的量子控制本身。研究表明，当控制器被看作一个量子系统时，它将与被控系统纠缠，从而导致被控系统的量子退相干。在与这种诱导退相干的竞争中，在装备良好的量子控制过程中，可控性将受到某些不确定性关系的限制。结合相位不确定性和标准量子极限，研究了一个一般模型，证明了在有限时间内实现有限能量无消相干量子控制的可能性.如果量子控制的操作由控制器的初始状态决定，那么由于量子控制本身的退相干，量子可控性存在一个下界.
2006-03-16 quant-ph
Symmetries on Spin Chains: Limited Controllability and Minimal Controls for Full Controllability
对称性在物理学的许多分支中是一个基本的重要概念。在这项工作中，我们讨论了两种类型的对称性，外部对称性和内部对称性，这是经常出现在受控的量子自旋链，并应用它们来研究各种可控性问题。当外部对称性存在时，对于单局部端控制下的自旋链，我们可以严格地证明系统在XXZ和XYZ链的每个不变子空间中都是可控的，但对于XX或Ising链则不是.当动力学被自然地限制在最大激发子空间中时，这些结果在控制反铁磁海森堡链中有直接的应用。我们还解决了理论上重要的问题，最小的控制资源，以实现整个自旋链空间的完全可控性。在这个过程中，我们建立了一个系统的方法来评估的动力李代数和使用已知的对称性，以帮助确定动力李代数。
2012-02-06 quant-ph
Local controllability of heralded quantum linear optics
Sapienza Università di Roma（罗马第一大学）；Sorbonne Université（索邦大学）；Université de Paris（巴黎大学）；École normale supérieure, PSL University（巴黎高等师范学院，PSL大学）
通过分析输出态关于酉电路的雅可比矩阵秩，量化heralding对线性光学网络局部可控性的增强，并确定实现完全局部可控所需的资源。
2026-06-19 quant-ph
Quantum Chaos as an Essential Resource for Full Quantum State Controllability
量子混沌通过遍历性和对弱扰动的敏感性，实现全量子态可控性，优于经典方法。
2025-12-16 quant-ph
Enhancing the controllability of quantum systems via a static field
Sorbonne Université（索邦大学）；Université Paris Cité（巴黎西岱大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）；INRIA（法国国家信息与自动化研究所）；Univ Rennes（雷恩大学）；Freie Universität Berlin（柏林自由大学）
本文提出利用弱锥形连接谱理论，通过静态场增强量子系统可控性，并通过两个实例验证了该方法的有效性。
2026-02-02 math.OC quant-ph
Any Quantum Network is Structurally Controllable by a Single Driving Signal
本文证明Lin结构可控性定理不限制量子网络，并指出通过局域操作和经典通信可将任意量子网络改造为仅需单一驱动信号即可结构可控的系统。
2018-04-12 quant-ph
Classical and quantum controllability of a rotating symmetric molecule
本文研究了陀螺分子的能控性问题，包括经典转动动力学和量子转动动力学。该分子通过三个正交的电场与其电偶极子相互作用来控制。我们用偶极位置来描述可控性：当偶极位置位于分子对称轴上时，由于存在守恒量，即总角动量的第三分量，经典动力学和量子动力学都是不可控的;当它位于与对称轴正交的平面中时，由于对称态的叠加，它没有经典的对应物。当偶极既不沿对称轴也不与对称轴正交时，证明了经典动力学的能控性和量子动力学的近似能控性。利用Lie-Galerkin方法，基于无限维系统的块式近似，建立了非线性薛定谔方程的近似能控性。
2021-09-17 math-ph math.MP math.OC
Controllability in tunable chains of coupled harmonic oscillators
我们证明，对链中连接$N$谐振子的弹簧强度的时间控制可以完全访问$N-1$集体模式的所有高斯态。证明依赖于为系统构建合适的摇篮模式基础。达到任何期望的高斯状态的迭代算法最多需要$3N(N-1)/2$运算。我们通过工程压缩赝声子态来说明这种能力-高度非局部的，强相关的状态，可能会导致各种非线性过程。耦合谐振子的可调谐链可以通过许多当前最先进的实验平台来实现，包括晶格势中的冷原子、机械微振荡器阵列和耦合光波导。
2018-01-17 quant-ph
Zero forcing, linear and quantum controllability for systems evolving on networks
我们从线性代数的角度研究网络系统的动力学。控制理论的可控性概念描述了这些系统可以达到的状态集。在适当的条件下，能控性的量子（李理论）性质和线性系统（卡尔曼）能控性条件之间存在联系。我们研究了迫零集的图论概念如何影响可控性。特别是，我们证明了，如果一组顶点是迫零集，相关的动力系统是可控的。结果开辟了进一步利用网络，线性控制系统理论和量子系统李代数理论之间的类比的可能性。这项研究的动机是目前正在研究的几个量子系统，包括模拟传输现象的连续量子行走。此外，它提出了零强迫作为一个新的概念，在复杂网络的分析。
2011-11-07 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech math.CO
Beyond bilinear controllability : applications to quantum control
Université Paris Dauphine（巴黎第九大学）；INRIA-Rocquencourt（法国国家信息与自动化研究所罗康库尔中心）；CERMICS-ENPC（国立路桥学校计算数学与计算机科学中心）
本文针对量子控制中双线性模型的一阶近似不足的问题，提出了适用于演化算子表示为控制函数的非线性泛函与时间无关耦合算子乘积之和的可控性判据。
2008-08-13 cs.NA math.NA quant-ph
Engineering arbitrary pure and mixed quantum states
这项工作解决了开放量子系统的可控性的一个基本问题，这意味着能够引导任意初始系统的密度矩阵到任何最终的密度矩阵。我们表明，在一定的一般条件下，开放量子系统是完全可控的，并提出了第一个，据我们所知，确定性的方法在实验室实现这样的可控性，允许一个实际的工程任意纯和混合量子态。该方法利用操纵系统与激光场和定制的非平衡和时间依赖性的周围环境的状态。作为环境的一个物理例子，我们考虑非相干光，其中控制是其光谱密度。该方法具有两个特别重要的性质：它实现了量子态控制的最强可能程度-完全密度矩阵可控性，即能够将任意的纯或混合初始状态引导到任何期望的纯或混合最终状态，并且是“全对一”的，即每个特定的控制可以同时将所有的初始系统状态转移到一个目标状态。
2012-10-08 quant-ph
Scalable modular architecture for universal quantum computation
Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY（德国电子同步加速器）；Freie Universität Berlin（柏林自由大学）
本文提出了一种可扩展的模块化架构，通过连接两个可控的量子比特数组，利用单一纠缠门实现大规模量子比特数组的可控性，从而减少资源消耗。
2025-11-21 quant-ph
Controllability of open quantum systems with Kraus-map dynamics
本文构造性地证明了动力学用Kraus映射表示的有限维开放量子系统的完全运动状态能控性。对于系统的希尔伯特空间上的任何一对状态（纯的或混合的），我们明确地展示了如何构建一个克劳斯映射，将一个状态转换为另一个。此外，我们通过构造证明了将所有初始状态转换为预定义目标状态的Kraus映射的存在性（例如，可以在量子信息稀释中使用这样的过程）。因此，在鲜明的对比，以单一的控制，克劳斯映射动态允许控制的设计是鲁棒的系统的初始状态的变化。一般的形式主义说明了在一个两级系统中的状态到状态的克劳斯变换的例子。特别地，我们构造了一族非幺正Kraus映射，它将一个纯态变换为另一个纯态。开放量子系统的动态可控性问题（即，状态到状态转换的可控性，给定一组可用的动态资源，如相干控制，与环境的非相干相互作用，以及测量）也进行了讨论。
2007-05-27 math-ph math.MP quant-ph
Quantum electrodynamics in photonic crystals and controllability of ionization energy of atoms
化学元素的物理和化学性质的周期性变化是由电离能的周期性变化引起的，对于周期表中显示的每个元素，电离能是恒定的。然而，正如最近已经表明的，光子晶体中电磁场的改变引起电子电磁质量的改变。我们发现，这种效应可以显着改变原子的电离能放置在光子晶体的空隙组成的超材料具有高度可调的折射率和空隙。这些材料的可控性导致电离能在宽范围内的可控性。
2021-05-10 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Incoherent Control of Locally Controllable Quantum Systems
提出了一种用于局域可控量子系统状态控制的非相干控制方案。该方案包括三个步骤：（1）通过适当的幺正变换对初始态进行幅度放大，（2）对放大后的态进行投影测量，（3）通过幺正控制变换进行最终优化。第一步增加一些期望的本征态的振幅和观察这些本征态的相应概率，第二步以高概率将放大的本征态投影到期望的本征态，最后一步将该本征态转向目标态。在这个方案中，两个控制算法的两类量子系统。作为一个例子，非相干控制方案被应用到由外场控制的氢原子。结果支持了这样的建议，即投影测量可以作为一种有效的控制和局部可控性信息可以用来设计量子系统的控制律。因此，该方案在量子系统的控制设计和可控性分析之间建立了一种微妙的联系，为利用部分可控性信息控制量子系统提供了一种有效的工程方法。
2008-10-21 quant-ph
Incoherent control and entanglement for two-dimensional coupled systems
我们调查的可访问性和可控性的量子系统S耦合到一个量子探针P，都描述了二维希尔伯特空间，假设外部控制只影响P.在这种情况下，可访问性和可控性属性描述在何种程度上是可能的驱动系统S的状态，通过作用于P和使用两个系统之间的相互作用。我们给这些属性的必要和充分条件，我们讨论了S和P之间的相互作用的纠缠能力的关系。特别是，我们表明，可控性可以表示在SWAP算子，作用于复合系统，和它的平方根。
2005-10-03 quant-ph
Digital controllability of transverse field Ising chains
SISSA（的里雅斯特国际高等研究院）；CNR-IOM - Istituto Officina dei Materiali, Consiglio Nazionale delle Ricerche（意大利国家研究委员会材料研究所）；International Centre for Theoretical Physics (ICTP)（国际理论物理中心）
研究通过离散的幺正操作实现精确基态，揭示数字方法与模拟方法的本质区别，核心贡献在于计算所需幺正操作数量与系统规模平方成正比。
2025-09-22 quant-ph
