Coherent vs. measurement-based feedback for controlling a single qubit
我们比较了连续相干反馈的性能，使用一个理想的单量子位控制器，连续测量为基础的反馈控制一个量子位的状态的任务。在这里，基本的动力学资源是通过系统可观察性将系统耦合到行波场（例如，传输线）的能力，并且基本限制是可用于这种耦合的最大速率。我们专注于问题的最佳实现控制给定的理想控制器。为了得到一个公平的比较，我们承认，在基于测量的控制中涉及的放大允许控制器使用宏观场来向系统施加反馈力，所以很自然地允许这些反馈力比介观耦合到传输线大得多，介观耦合到介观控制器以进行相干控制。有趣的是，我们的数值结果表明，在上述平台的比较，相干反馈是能够完全匹配的性能基于测量的反馈给定的理想控制器。我们还讨论了相干反馈网络的各种性质和控制机制。
2016-06-21 quant-ph
The Equations of Quantum Feedback Control in the Regime of Good Control
我们推导出描述量子系统在“良好控制”状态下的反馈控制的运动方程，在这种状态下，控制足以使系统接近所需的状态。人们可以把这种机制看作是经典非线性系统反馈控制的"线性化"机制的量子等价物。引人注目的是，虽然在这种情况下单个量子比特的动力学确实是线性的，但与经典情况相反，所有较大系统的动力学仍然是非线性的。作为这些方程的第一个应用程序，我们确定了一个单一的量子位，使用无偏测量的反馈协议的稳态性能。
2009-01-15 quant-ph
Information, disturbance and Hamiltonian quantum feedback control
我们考虑将设计哈密顿量子反馈控制算法的问题分为测量（估计）策略和反馈（控制）策略，并考虑在两者的可用强度有限的最小约束下优化每个策略的期望性质。这激发了信息提取和干扰的概念，这些概念与量子信息理论中通常考虑的概念不同。使用这些概念，我们确定了量子反馈控制中的信息权衡。
2000-06-03 quant-ph
Towards feedback control of entanglement
我们提供了一个研究反馈控制纠缠的模型。它由两个相距遥远的（两能级）原子组成，它们通过辐射场相互作用并纠缠在一起。然后，我们证明了通过反馈作用来稳定这种纠缠对原子衰变的可能性。
2004-10-26 quant-ph
Coherent-feedback quantum control with a dynamic compensator
本文提出了一个相干反馈控制系统的实验实现，该系统是最近提出来检验线性量子随机控制理论基本原理的[M。R. James，H. I.努尔丁和我。R. Petersen，出现在IEEE Transactions on自动控制（2008），arXiv：quant-ph/0703150v2]。对于一个动态的植物组成的光学环形谐振器，我证明了~7 dB的宽带干扰抑制注入激光信号通过全光反馈与定制的动态补偿器。比较结果与传递函数模型精确的关键参数，确定相干反馈控制系统的性能。
2008-03-13 quant-ph
Markovian feedback to control continuous variable entanglement
我们提出了一个实现连续变量纠缠量子反馈控制的模型。它由两个相互作用的玻色子模组成，受到振幅阻尼，达到纠缠高斯稳态。通过马尔可夫（直接）反馈的可能性，大大提高纠缠度。
2005-04-18 quant-ph
Quantum feedback control and classical control theory
我们介绍和讨论量子反馈控制问题的背景下建立的经典控制理论的配方，检查概念类比和本质区别。我们描述了经典控制理论中熟悉的基于状态观测器的控制律在量子系统中的应用，并将我们的方法应用于切换双势阱中粒子状态的特定情况。
2000-03-09 quant-ph
Experimental demonstration of coherent feedback control on optical field squeezing
相干反馈是一种基于非测量的，因此是一种无反作用的量子系统控制方法。这种控制方案的一个典型应用是压缩增强，这是量子光学中的一种纯粹的非经典效应。在本文中，我们报告的第一个实验证明，以及同意的理论考虑到时间延迟和损失的相干反馈回路。结果阐明了相干反馈控制在实际情况下的优点和局限性。
2012-09-26 quant-ph
Effects of time delay in feedback control of linear quantum systems
研究了具有反馈环时滞的线性量子系统的反馈控制问题。特别是，我们研究了潜在的可实现的控制性能和时间延迟之间的关系，并提供了理论指导，为未来的实验设置在两个物理系统，这是典型的在这个研究领域。分析的评价标准由最优控制性能公式给出，该公式的推导来自于关于输入输出时滞系统的经典控制理论结果。
2008-11-27 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
Feedback control of spin systems
从控制理论的角度讨论了耦合自旋1/2系统系综的反馈镇定问题。批量测量的非侵入性性质允许完全单一和确定性的闭环。所提出的基于李雅普诺夫的反馈设计不需要选择性寻址的自旋。利用这种方法，也可以获得用于困难任务的控制输入，例如抑制相同自旋系统中的不期望的耦合。
2006-01-03 quant-ph
Feedback-control of quantum systems using continuous state-estimation
我们提出了一种量子系统中的反馈公式，其中动态变量的最佳估计是从测量记录中连续获得的，并反馈到控制系统。我们将这种方法应用于冷却和限制单个量子自由度的问题，并将其与当前的方案进行比较，在该方案中，测量信号以通常在现有的量子反馈治疗中考虑的方式直接反馈。直接反馈可以与估计反馈相结合，并且在线性系统上执行的最终组合与具有剩余反馈的经典LQG控制理论非常相似。
1999-06-22 quant-ph
Coherent controllers for optical-feedback cooling of quantum oscillators
在随机控制理论的线性二次高斯模型下，研究了开放式光学和机械谐振腔的光反馈控制器的冷却性能。我们利用基于量子随机微分方程的闭环模型的分析和数值优化表明，相干控制方案，其中我们嵌入在干涉仪中的谐振器，以实现全光反馈，可以优于最佳的基于测量的反馈控制方案在低稳态激发数的量子制度。这些性能增益归因于相干控制器的能力，同时处理两个正交的光探测场没有测量或损失的保真度，并可以指导设计的相干反馈方案的鲁棒非线性和鲁棒控制的更一般的问题。
2012-06-12 quant-ph
Quantum proportional-integral (PI) control
反馈控制是许多现代技术的重要组成部分，并为涌现量子技术提供了关键能力。我们扩展现有的直接反馈控制方法，其中控制器应用一个函数直接成比例的输出信号（P反馈），在其中的反馈确定的综合输出信号（I反馈）的策略，并在其中的反馈由P和I项的组合的策略。后者量子PI反馈构成了广泛使用的比例积分反馈的经典控制的模拟。所有这些策略在实验上都是可行的，并且不需要复杂的状态估计。我们将所得到的形式主义的两个典型的量子反馈控制问题，即，两个远程量子比特的纠缠态的产生，和稳定的谐振子下的热噪声条件下的任意测量效率。这两个问题允许分析P、I和PI反馈控制的相对益处。我们发现当测量效率小于1时，对于两量子比特的远程纠缠产生，最佳策略是组合PI策略。相比之下，谐波状态稳定，我们发现，P反馈显示最佳性能时，位置和动量反馈的驱动是可能的，而当只有位置驱动是可用的，我反馈始终显示最佳性能，虽然反馈延迟，以提高性能的P策略在这里。
2020-12-13 quant-ph
Emergence and enhancement of feedback control induced quantum entanglement
Ibnou Zohr University（伊本·佐赫尔大学）；Khalifa University of Science and Technology（哈利法科学技术大学）；Causal Dynamics Pty Ltd（因果动力学有限公司）
本文提出通过反馈控制增强量子纠缠的方案，展示在混合腔磁机械系统中增强双体和三体量子关联，并证明其对环境温度的鲁棒性。
2023-12-18 quant-ph
Coherent-feedback-induced photon blockade and optical bistability by an optomechanical controller
众所周知，光机械系统中的一些非线性现象，如强光子阻塞等，在现有的实验技术条件下很难观测到。在这里，我们提出了一种相干反馈控制策略，其中线性腔相干控制的光机械控制器的反馈方式。相干反馈回路将量子非线性从控制器传递到受控腔，增强了量子非线性效应，使得在线性腔和光机械腔中观察到强非线性效应成为可能。更有趣的是，我们发现在单光子弱耦合条件下的强光子阻塞现象可以在量子机制下观察到。此外，相干反馈环导致受控线性腔的双光子和多光子隧穿，这也是典型的量子非线性现象。我们希望我们的工作可以为工程非线性量子现象提供新的视角。
2014-07-11 quant-ph
Feedback-controlled adiabatic quantum computation
我们提出了一个简单的反馈控制方案，用于超导磁通量子比特的绝热量子计算。所提出的方法利用现有的片上硬件来监控基态曲率，然后用于控制计算速度，以最大限度地提高成功概率。我们表明，该计划可以提供一个多项式的性能加速，它是可能的选择一组合适的反馈控制参数的任意问题的哈密顿量。
2013-01-03 quant-ph
Paradigms for Quantum Feedback Control
在这篇综述论文中，我们综述了量子反馈控制的主要概念和一些最新进展。为了一致性和清晰性，开发了开放量子系统和量子随机微积分理论以及连续测量理论中的基本思想和符号。我们给出了一个一般的描述量子反馈控制，建立了一个相干模型，并比较它的开环设计。基于相关文献，对反馈可以实现的目标，如快速态制备和纯化或纠缠产生进行了阐述和分析。量子反馈和量子混沌之间的连接也被描述和解开，除了其理论上的好奇心，可以揭示更多的这种控制范式的一些内在属性。
2012-10-01 quant-ph
Optimal measurement-based feedback control for a single qubit: a candidate protocol
通过连续测量的量子系统的反馈控制涉及复杂的非线性动力学。除了在非常特殊的情况下，即使对于单个量子比特，最佳反馈协议也是未知的。甚至不存在直观的候选人来选择测量基，这是量子比特反馈控制中的主要非平凡成分。在这里，我们提出了一系列的参数，建议一个特定的形式，为广泛的一类噪声源的制度，良好的控制的最佳协议。这种状态被定义为控制足够强以保持系统接近期望状态的状态。在这种形式的假设下，可以通过数值搜索来确定剩余的参数。其结果是一个非平凡的反馈协议有效的所有反馈强度在良好的控制制度。我们推测，该协议是最佳的领导秩序在小参数，定义这个政权。该协议可以相对简单地描述，并且作为一个显著的特征，包含作为反馈强度的函数的不连续性。
2014-07-30 quant-ph
Quantum controllers for quantum systems
本文讨论了完全相干量子反馈控制，其中传感器，控制器和执行器是量子系统，并与要控制的系统相干地相互作用：因此，整个反馈回路是相干的。与量子系统的传统半经典反馈控制不同，量子控制器的反馈控制不是随机的，保持了受控系统的初始状态，并且可以以传统非相干反馈控制不可能的方式控制量子系统。特别地，量子控制器驱动系统到达的目标状态可以与另一个量子系统纠缠。本文研究了量子控制器和量子态，给出了一个哈密顿量子系统能被量子控制器观测和控制的充要条件。
1997-03-23 quant-ph
Control of Quantum Systems Despite Feedback Delay
量子系统的反馈控制（基于量子连续测量）不可避免地受到估计延迟的影响。本文给出了包括量子自旋系统在内的一类非线性随机系统的时滞相关稳定性判据。我们利用半代数问题的方法，将结构的密度矩阵。为了证明结果的有效性，我们得到了一个全局稳定的控制律的量子自旋-1/2系统面临的反馈时滞。
2008-08-01 quant-ph
Non-Markovian coherent feedback control of quantum dot systems
提出了一种非马尔可夫相干反馈控制单量子点系统的方案。反馈回路经由量子点的自然源极和漏极浴之间的量子隧穿结闭合。导出了描述量子点动力学的精确反馈控制非马尔可夫朗之万方程。为了处理Langevin方程中的非线性记忆函数，我们分析了基于格林函数的根轨迹，从根轨迹可以看出，通过增加反馈耦合强度可以抑制量子点的退相干.通过一个单量子点系统的例子验证了非马尔可夫相干反馈抑制退相干的有效性。
2015-12-17 quant-ph
Optimal Quantum Filtering and Quantum Feedback Control
量子力学系统在测量时表现出固有的概率性质。利用量子噪声模型描述开放量子系统的随机演化，并与经典的不确定控制理论相结合，提出了非线性最优量子反馈控制理论.由此产生的量子贝尔曼方程，然后施加到显式可解的量子线性二次高斯（LQG）问题，强调了许多相似之处与相应的经典控制问题。
2005-08-01 quant-ph
Decoherence control: A feedback mechanism based on hamiltonian tracking
环境引起的耗散破坏了所有量子系统的哈密顿演化，而这些量子系统并不完全与任何浴池隔离。我们提出并研究了一个反馈控制方案，以消除这种耗散，通过跟踪自由哈密顿演化。我们确定一个驱动场，最大限度地实际分子系统的自由传播的一个上的投影。跟踪了模型二能级系统在退相槽中的演化，计算了克服退相干的驱动场。建议在实验室中使用反馈控制的方案的实施。
2006-03-02 quant-ph
Necessity of Feedback Control for the Quantum Maxwell Demon in a Finite-Time Steady Feedback Cycle
我们重新审视量子麦克斯韦妖在热力学反馈循环中的稳态制度。我们得到了一个广义版本的克劳修斯不等式的有限时间稳定的反馈循环与一个单一的热浴。它被证明是比以前已知的更紧，并允许我们澄清，反馈控制是必要的，违反标准的克劳修斯不等式。
2022-09-06 cond-mat.stat-mech quant-ph
Alternative Method for Quantum Feedback-Control
提出了一种对单量子系统进行反馈控制的新方法。克隆机不是精确地反馈过程输出，而是用来获得反馈信号和输出。最后给出了一个简单的例子来说明该方法。
2003-04-12 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Replacing Quantum Feedback with Open-Loop Control and Quantum Filtering
反馈控制协议可以稳定和增强量子器件的操作，然而，反馈回路中不可避免的延迟对其性能产生不利影响。我们介绍了一种量子控制方法，结合开环控制与量子滤波，这是不受反馈延迟。对于所研究的问题（快速净化和快速测量），我们分析得出的控制性能的下限，可与反馈协议的最佳相应的界限。
2010-03-24 math.OC quant-ph
Topology of Discrete Quantum Feedback Control
本文发展了单粒子系统量子信道拓扑的一般框架，通过分类离散量子反馈控制的对称类，利用拓扑麦克斯韦妖构建了能抵抗噪声和退相干的拓扑反馈控制，为开放量子系统中非平衡拓扑相的创造与设计提供了新工具和指导原则。
2025-05-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
Feedback control in quantum optics: an overview of experimental breakthroughs and areas of application
我们提出了一个广泛的总结研究涉及应用量子反馈控制技术的光学设置，从早期的增强光振幅压缩到最近的稳定化的光子数态在微波腔，主要是居住在最新的实验进展。量子光学连续变量的反馈控制、量子非破坏存储器、反馈冷却、量子态控制、自适应量子测量和相干反馈策略都将在我们的讨论中涉及。
2012-11-22 physics.optics quant-ph
A simultaneous feedback and feed-forward control and its application to realize a random walk on the Bloch sphere in a superconducting Xmon-qubit system
基于测量的反馈控制是量子计算和精确量子控制的核心。在这里，我们实现了一个快速和灵活的现场可编程门阵列为基础的反馈控制在超导Xmon量子比特系统。室温电子器件的延迟经过定制优化，可短至140 ns。信号量子位的投影测量产生反馈标签以将条件脉冲门致动到量子位。在前馈过程中，基于测量的反馈标签被带到不同的目标量子位以进行条件控制。在双量子位实验中，反馈和前馈控制在连续步骤中同时致动。信号量子位产生一个量子数，相应地触发目标量子位在布洛赫球上的随机游走。我们的实验为多量子比特系统的反馈控制提供了一个概念上简单而直观的基准。反馈系统可以进一步放大，用于更复杂的反馈控制实验。
2020-06-23 cond-mat.supr-con quant-ph
Coherent feedback control in quantum transport
我们讨论的控制介观器件的量子输运性质，通过连接在一个相干反馈回路与量子力学控制器。我们的工作在一个散射的方法，并得出结果的设备控制器系统的组合散射矩阵，并确定控制器可以施加理想的控制的输出特性的条件下。作为一个具体的例子，我们考虑使用反馈优化的混沌量子点的电导和调查的控制器尺寸和退相干的影响。在这两个方面，我们发现，反馈几何的性能是远远超过一个简单的串联配置所提供的。
2014-07-04 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum effects improve the energy efficiency of feedback control
热力学定律同样适用于量子系统和经典系统，正因为如此，量子效应不会改变等温制冷机或发动机的基本热力学效率。我们表明，尽管这一事实，量子力学允许测量为基础的反馈控制协议，比他们的经典同行更有效。作为我们的分析的一部分，我们进行了详细的会计的热力学的一元反馈控制，并阐明了低效率的测量为基础的和连贯的反馈的来源。
2014-04-15 cond-mat.stat-mech quant-ph
Stochastic optimization for learning quantum state feedback control
高保真态制备是量子技术应用中的一个基本挑战。虽然大多数最优控制方法使用反馈来改进控制器，但控制器本身通常不包含显式状态依赖。在这里，我们提出了一个通用框架，用于训练具有量子非破坏测量的开放量子系统的深度反馈网络，该框架允许多种系统和控制结构，这些结构被许多其他技术禁止，并且实际上可以通过非线性滤波对未建模效应做出反应。我们证明了这种方法是有效的，由于固有的并行性，开放系统的相互作用，鲁棒性，并在仿真中优于地标状态反馈控制结果。
2021-11-18 math.OC quant-ph
Real-time feedback control of a mesoscopic superposition
我们表明，连续的实时反馈可以用来跟踪，控制和保护两个空间分离的波包的介观叠加。的反馈协议是由一个近似的状态估计，并需要两个连续的测量，同时进行。对于纳米机械和超导谐振器，这两种测量都可以通过将谐振器耦合到超导量子比特来实现。
2011-03-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum feedback control of a solid-state two-level system
我们从理论上研究了二能级系统中量子相干振荡所需相位的量子反馈回路的基本操作。这种反馈可以抑制由于与环境的相互作用而引起的振荡的失相。前瞻性的实验可以使用金属单电子器件或GaAs技术来实现。
2001-07-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Integral Quantum Fluctuation Theorems under Measurement and Feedback control
我们推导出积分量子涨落定理和量子Jarzynski等式的反馈控制系统和存储器的记录结果的测量。所得到的等式包含了反映系统与存储器之间信息交换的信息量，并考虑了一般测量的反作用。由这些等式得到了测量和反馈控制下的广义热力学第二定律。
2013-10-18 cond-mat.stat-mech quant-ph
Enhancement of mechanical squeezing via feedback control
本文研究结合连续位置测量与反馈控制制备非经典机械态，发现反馈引起的弹簧软化可增强位置压缩、弹簧硬化可实现动量压缩，且反馈能抑制背景机械模式退化，从而显著降低室温下基于测量的非经典态制备门槛。
2024-02-27 cond-mat.mes-hall quant-ph
Second Law of Thermodynamics with Discrete Quantum Feedback Control
导出了一个新的热力学不等式，该不等式导致在离散量子反馈控制的帮助下，可以从多热浴中提取最大功。最大功由热力学系统和反馈控制器之间的自由能差和广义互信息量确定。该最大功可以超过传统热力学中的最大功，并且在具有两个热浴的热循环的情况下，热效率可以大于卡诺循环的热效率。我们的结果与热力学第二定律的一致性是由反馈控制器的信息处理所需的功这一事实来保证的。
2008-02-28 cond-mat.stat-mech quant-ph
Feedback control of a solid-state qubit using high-fidelity projective measurement
我们展示了超导transmon量子比特的反馈控制，使用离散，投影测量和条件相干驱动。反馈实现了一个快速和确定性的量子比特复位到目标状态，平均误差2.4%的输入叠加态，和冷却的transmon从16%的寄生激发到3%。这种闭环量子比特控制对于基于测量的协议是必要的，例如量子纠错和隐形传态。
2012-07-12 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum thermodynamic uncertainty relation under feedback control
该研究推导了跳变测量与零差检测下反馈控制的量子热力学不确定关系，揭示反馈控制可提升连续测量系统的精度，且通过数值模拟验证了结论。
2023-12-12 cond-mat.stat-mech quant-ph
Feedback Control of Quantum Transport
通过纳米结构如量子点的电流可以通过反馈回路来稳定，该反馈回路连续地调整作为隧穿粒子$n$的数量的函数的系统参数。在很大程度上，反馈回路冻结了$n$的波动，这导致了高度准确的连续单粒子转移。对于反馈同时作用于所有系统参数的最简单的情况，我们展示了如何从冻结分布重建原始的全计数统计。
2010-04-30 cond-mat.mes-hall quant-ph
Thermodynamics of continuous non-Markovian feedback control
反馈控制机制在科学技术中无处不在，在调节物理、生物和工程系统中发挥着重要作用。标准的热力学第二定律在测量和反馈存在的情况下不成立。到目前为止，大多数研究都扩展了离散，马尔可夫反馈协议的第二定律，然而，非马尔可夫反馈是无所不在的过程中，控制信号施加一个不可忽略的延迟。在这里，我们实验研究的热力学连续，时间延迟反馈控制使用的光悬浮，欠阻尼微粒的运动。我们测试的有效性，广义第二定律的界限从系统中提取的能量和研究的故障反馈冷却非常大的时间延迟。
2020-02-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Adiabatic feedback control of Hamiltonian systems
研究了控制参数随时间缓变的经典Hamilton系统的反馈控制问题。控制的目的是改变系统的能量。我们表明，控制问题可以解决的绝热不变量的帮助下，广义的相空间体积控制的情况下的守恒。发现了实现加热、冷却、熵减少和粒子捕获的新的控制机制，讨论了通过多体系统的一个坐标系的反馈控制。结果说明了两个基本模型的非线性物理。
2006-07-09 cond-mat.other physics.class-ph quant-ph
Feedback control of quantum state reduction
量子力学系统的反馈控制必须考虑量子测量的概率性质。通过分别考虑量子滤波问题和滤波器的状态反馈控制问题，我们将量子反馈控制归结为随机非线性控制问题。我们探讨了使用随机李雅普诺夫技术的量子自旋系统的反馈控制器的设计，并证明了稳定的一个结果的量子测量与单位概率的可能性。
2004-12-14 math-ph math.MP math.OC
Optimal control for feedback cooling in cavityless levitated optomechanics
我们认为反馈冷却在无腔悬浮光学力学设置，我们调查的可能性，以改善反馈的实施。我们应用最优控制理论来推导二次（参数）和线性（电）反馈的最优反馈信号。我们数值比较最佳反馈对用于实验的典型反馈实现。为了做到这一点，我们实现了一个跟踪计划，考虑到调制的激光强度。我们表明，这样的跟踪实现使我们能够增加反馈强度，导致更快的冷却速率和更低的质心温度。
2019-04-16 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Stabilizing feedback controls for quantum systems
任何量子测量都不能给出量子系统状态的全部信息;因此任何量子反馈控制问题必然是一个具有部分观测的问题，并且通常可以转换为一个完全观测的控制问题，如经典随机控制理论中的适当量子滤波器。本文研究受控量子滤波方程作为经典随机微分方程的性质。然后，我们开发的方法，使用几何控制和经典的概率技术相结合，一类量子滤波器的测量算子的特定本征态周围的全局反馈稳定。
2005-11-10 math-ph math.MP quant-ph
Time-delayed feedback control of the Dicke-Hepp-Lieb superradiant quantum phase transition
通过对原子-场耦合的调制，我们将时滞金字塔控制方案应用于耗散Dicke模型。反馈创建一个无限序列的非平衡相与不动点和极限环的主要超辐射制度。我们分析这个霍普夫分岔方案作为延迟时间和反馈强度的函数，并确定相边界的分析条件。
2014-03-11 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech quant-ph
