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当代控制理论及应用技术概论
Introduction to Contemporary Control Theory and Applied Technology

第五章 量子控制研究

第一节 量子控制技术概述

一、量子控制概述

量子控制，在外部宏观控制下使量子系统实现任意量子态之间转移的内部
微观控制。

（一）量子控制技术的原理
量子控制技术是基于量子力学理论而开发出来的一种技术。量子力学是研
究微观粒子的行为的一门学科，其中最重要的概念是“量子叠加态”和“量子纠
缠态”。它们是量子计算机和量子通信的基础。

1. 量子叠加态
量子叠加态是指物理系统中同一时间可能处于多种不同状态的态。例如，
一颗电子可能处于自旋上或自旋下的两种状态中的任意一种状态。在经典物理学
中，电子处于唯一的一种状态。但在量子力学中，电子处于自旋上和自旋下的叠

加态中。这种叠加态在量子计算中是非常重要的，因为它允许量子计算机同时进
行多个计算。
量子态的叠加是量子力学中的一种基本现象，它也是实现量子计算和量子
通信等领域的基础。具体来说，量子态叠加可以用于以下几个方面：

（1）量子计算
在传统计算机中，数据以二进制形式存储和处理，即每个比特只能处于 0
或 1 两种状态下。而在量子计算机中，每个比特可以处于多个状态之间，并且这
些状态之间存在一定概率分布关系。这样就可以通过将多个比特进行叠加和纠缠

操作来实现并行计算和快速搜索等功能。
（2）量子通信
在传统通信中，信息以电磁波形式传输，并且存在着一定干扰和损耗。而
在量子通信中，信息以光子形式传输，并且利用了光子之间的叠加和纠缠关系来

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