多目标优化量子进化算法及其在PID控制器中的应用

目前量子进化算法主要应用于单目标优化问题.本文结合量子进化算法和经典多目标优化算法中常用的非支配排序技术,提出一种解决多目标优化问题的多目标优化量子进化算法(Multi-objective Optimization Quantum Evolutionary Algorithm,MOQEA),并将其应用于PID控制器参数整定.经过实验证明,无论是解的质量还是解的分布均匀性,MOQEA都优于经典多目标优化算法NSGA-II.     

历史数据驱动的多尺度量子谐振子优化算法

多尺度量子谐振子优化算法(MQHOA)是近年提出的一种基于量子物理的自然计算方法.本文针对该算法未能充分利用迭代中历史信息的问题，提出一种历史数据驱动的多尺度量子谐振子优化算法(HI-MQHOA).在两步迭代过程中，HI-MQHOA引入历史数据作为驱动，形成下一代个体分布的参数及动态调整算法尺度.形成的下一代个体分布参数可以有效指导算法的开发和探索，动态尺度调整可以避免早熟停滞.通过多个经典测试函数验证，该算法在解的质量、准确率和伸缩性方面优于MQHOA和改进的MQHOA，以及其他自然计算算法.     

基于量子编程对四量子比特系统非定域性的实验研究

优化量子测量中的定域测量参数在多体量子系统非定域性的研究中非常重要。采用Q#量子编程与C#经典控制程序相结合的方式,构建经典—量子混合编程模式、开发量子程序研究四量子比特系统Bell不等式的实验测试。研究结果表明,通过选择优化的量子测量参数Bell不等式的量子违背可以达到理论上的最大值。理论与实验结合,应用量子编程技术揭示多体量子系统量子非定域性,为探索量子测量中测量参数的优化选择问题提供可行的研究方法和实验手段。     

一维双极量子漂移-扩散方程稳态解的存在性和经典极限

研究了来自于半导体器件和等离子体中的一维双极量子漂移-扩散模型的稳态解.在有合适边界条件的有界区域里,先利用Schauder不动点定理和能量估计的技巧,证明一维双极量子漂移-扩散模型的稳态解的存在性和唯一性;其次,研究双极量子漂移-扩散模型的稳态解的经典极限,即当普朗克常数ε趋于零时,量子漂移-扩散模型的稳态解趋向于经典漂移-扩散模型的稳态解.     

一类两体非X-型量子态的量子失谐

量子失谐是近年来被发现的除量子纠缠外很重要的一种量子关联,是量子信息中两种表达式的差异.针对两体X-型量子态的量子失谐的研究有很多,但对两体非X-型量子态的研究较少.讨论一类含4个参数的两体非X-型量子态的量子失谐.通过对量子测量进行酉变换,得到经典量子关联.最后运用拉格朗日乘数法来求其量子失谐的极值,给出这类两体非X-型量子态量子失谐的解析解.     

求解多目标数值优化问题的量子演化算法

为提高多目标数值优化问题解的收敛速度并保持解的多样性,基于多目标优化和量子计算原理,提出了一种量子演化算法.首先,根据多目标优化特点,使用多目标密度比较算子对量子种群进行排序和筛选;然后,应用非均匀变异算子对观测种群进行变异以保持解的收敛性并提高局部搜索的能力;最后,使用多样性保持算子对观测种群进行删减以保持解的多样性. 实验结果表明,与NSGA-II算法相比,文中算法具有更高的收敛速度和更好的种群多样性.     

一类基于k-体分划的多体态的量子关联测度

量子关联在量子信息任务中起着极其重要的作用,量化量子态的关联是其中最主要的问题之一.文章给出了一类基于k-体分划的多体量子态的量子关联测度,它可以量化多体态相对于k-体分划的非经典关联性,同时证明了其满足量子关联度的一些必要性质,包括局部酉操作下保持不变,局部量子操作下不增,凸性,连续性以及在添加局部非相干辅助子系统下...     

一种求解多目标数值优化问题的实值量子演化算法

基于多目标优化原理和量子计算原理,提出了一种求解多目标数值优化问题的实值量子演化算法. 该算法除保留求解单目标优化问题的实值量子演化算法的特点外,还有三个主要特征:首先,根据多目标优化特点,使用多目标密度比较算子对种群进行排序和筛选;其次,应用非均匀变异算子保持解的收敛性和提高局部搜索能力;再次,使用多样性保持算子来保持解的多样性. 实验中使用多目标优化测试集并且同NSGA-II算法相比较,结果表明了算法的有效性.     

腔光力体系中非经典振动态研究进展

腔光力学描述了腔中电磁场和力学谐振器之间的相互作用,其在精密测量方面有着广泛的应用.近年来,随着微加工处理与实验技术的发展,不同腔光力体系中的诸多非经典量子现象被揭示,这对于探索宏观体系的量子现象、实现量子提高的超高精密测量以及相关量子信息处理等有着重要的意义.本综述简要阐述了近年来有关腔光力学中振动非经典态的研究,主要内容包括:腔光力学基本理论、腔光力振子基态冷却、腔光力体系中高斯和非高斯非经典振动态以及腔光力学在基础物理和实际领域中的潜在应用,这对于后续进一步探究腔光力体系中新奇量子现象起到促进作用.     

基于系统辨识的MQHOA算法的仿真与实现

多尺度量子谐振子算法(Multi-scale Quantum Harmonic Oscillator Algorithm,MQHOA)的参数不需人为进行设定,算法中只有一个参数σ,收敛时每次迭代均以σ值的大小作为收敛依据,使面对复杂目标函数和高维目标函数时算法能自动进行迭代的调整,避免陷入局部最优解,从而保证精确获得全局最优解.本文结合MQHOA这一数学软件,将多尺度量子谐振子算法应用于系统辨识模型中,利用非线性系统辨识方法,并通过MQHOA GUI程序接口调用MQHOA子程序对系统响应信号进行计算辨识与控制.这尽管存在白噪声,但是,算法在一定迭代次数后也将趋于稳定.采用MQHOA软件编程,做出算法整个过程设计草图并得以实现不同按钮的功能输出,实现算法过程和交互分析的有机结合.实验结果表明,多尺度量子谐振子算法辨识参数误差较小,算法较好地适应其物理性能并不断逼近最优区域以获得最优解;最后对MQHOA算法进行仿真实验,实现人机交互,使初学者加深对算法收敛过程的理解.     

圆柱形容器中自由表面波的非线性解

对圆柱形容器中的自由毛细重力表面波进行了摄动分析.采用毛细重力表面波的线性解作为本征函数,对自由面波高及速度势作Galerkin展开,根据Luke变分原理,导出了非线性自由毛细重力表面波的控制方程.使用多重尺度法导出了控制方程的前三阶摄动方程,在表面波列在无内共振情况下,求出了所讨论问题的三阶一致有效解,并且发现由于模态间的非线性相互作用,波的固有频率得到了修正.     

圆柱形量子线中的极化子效应

分别采用LLP变分方法和微扰方法研究了圆柱形自由量子线的极化子效应，在计算中考虑了类体纵光学声子模及表面声子模的贡献．结果显示表面声子模在量子线半径较小时产生强烈的极化子效应，而类体模的贡献则随量子线半径的增加速渐趋于三维体材料的结果．分析还发现，对于量子线、量子点等强受限体系，微扰方法得到的结果较量量变分方法的结果合理。     

量子相空间表象下的含时微扰理论

在Torres-Vega和Frederick(简称T-F)量子相空间的理论框架下,研究量子相空间表象下的量子跃迁问题.建立了T-F量子相空间表象下的含时微扰理论的基本公式,使之能符合相空间表象下的理论计算.以在含时外电场作用下的一维谐振子的跃迁为例进行了理论计算.结果表明:由该公式得到的计算结果是正确的,并对利用该计算结果做出的谐振子的第一激发态受微扰后的相空间中的几率密度分布图进行了讨论.     

量子谐振子能级的一种修正方法

考虑相对论效应，应用微扰理论对一类量子谐振子能级进行了二级修正，得到的能级结构式，与在哈密顿量中直接引入微扰项求解的结果基本一致，但求解过程却大为简化，为讨论量子谐振子能级提供一种新的修正方法     

基于谐振子体系的量子相空间微扰理论研究

在Torres—Vega和Frederick（T-F）量子相空间表象中研究了非简并态的微扰论,在一级修正的基础上,得到了能量本征值和本征波函数的二级、三级近似解。利用谐振子体系在相空间表象下的几率分布图与坐标和动量表象中的几率分布图的对比,显示在量子相空间中研究体系的微扰时,可以得到比坐标或动量表象中更多的信息。     

多维极端Reissner-Nordstrm黑洞的熵量子谱

通过似正规模,采用两种量子化方法计算了多维极端Reissner-Nordstrm黑洞的熵量子谱。结果表明,从两种量子化方法所得的熵谱是一致的,此黑洞的熵量子谱与黑洞的参量及微扰场的参量无关,但与时空的维度有关。对于确定的维度,熵量子谱是等间距的。     

激发态的最速逼近微扰理论

本文将文献［１］提出的应用于量子体系基态的最速逼近微扰理论（ＳＡＰＴ）推广到了激发态。本文证明，只要保持激发态尝试波函数正交于对称性相同的激发态或基态波函数，就能避免计算过程的变分坍陷，并通过逐步迭代（逐一计入其他各态的贡献）计算逼近体系精确的激发态能量和相应的波函数，且不存在瑞利－薛定谔微扰理论（ＲＳＰＴ）的无穷求和和最陡下降微扰理论（ＳＤＰＴ）需计算哈密顿量二次和三次方矩阵元的困难。本文的方法可用于求精确的激发态能量和波函数。     

量子力学中近似法的递推及迭代计算

论述了递推与迭代计算在微扰论和变分法中的综合应用,介绍了微扰论的递推与迭代形式以及变分法的迭代算法,有利于对体系作全面地近似计算.     

单价离子晶体结合能的一种量子计算方法

将单价离子晶体的离子进行非谐振子处理，利用微扰理论求解微扰项对能级的修正值，与经典结果比较，这种量子方法计算出的单价离子晶体结合能更为精确．     

准一维导体中的电导

我们根据量子力学原理,把准一维导体中的杂质弱散射看成微扰,给出了电子从二维导体进入准一维导体时电导的一般公式.