16、量子信道与测量过程全解析

量子信道与测量过程全解析

1. 量子信道基础概念

在信息传输领域,信道是一个关键概念。先从经典信息理论中的信道说起,假设参与者 Alice 要给有一定距离的 Bob 发送有意义的消息,她只能根据消息准备某种物理系统(信息载体),然后将其发送出去,Bob 接收并查看系统,整个过程才算完成。在这个过程中,载体在传输途中可能会受到各种不可控因素的影响,这些未知因素可以用输入输出字母之间的转移概率 (p(y|x)) 来表示。例如,Alice 和 Bob 可能会思考增加传输次数的冗余度能提高多少可靠性,或者在无限次传输的极限情况下,每次传输能通过的最大比特数是多少,这些问题构成了经典信息理论的研究内容。

量子信息理论的动机与经典理论类似,Alice 要发送系统的制备状态,可能是为了发送真实消息,也可能只是为了发送量子态。但信息只能通过未知或至少不可控的区域,即量子信道到达 Bob。可以用图示表示为:

graph LR
    Q -->|$| Q'

其中,量子态 (p) 加载到系统 (Q) 上,最终在系统 (Q’) 上以某种状态 (p’) 出现。信道作用中的未知或不可控因素通过映射 (\$ : p \to p’) 来表示。我们要研究的就是这些映射 (\$) 的结构,其专业名称是保迹完全正线性映射。与经典情况中的简单转移概率 (p(y|x)) 不同,这些映射让情况变得更加复杂有趣。例如,即使 Alice 和 Bob 对载体与环境的相互作用以及环境的精确初始状态有物理定律允许的最大了解,信号仍可能会有必要的衰减,这是因为环境可能会与载体系统发生纠缠,这正是薛定谔在 1935 年所说的“不

【直流微电网】径向直流微电网的状态空间建模线化:一种耦合DC-DC变换器状态空间平均模型的方法 (Matlab代码实现)内容概要:本文介绍了径向直流微电网的状态空间建模线化方法,重点提出了一种基于耦合DC-DC变换器状态空间平均模型的建模策略。该方法通过对系统中多个相互耦合的DC-DC变换器进行统一建模,构建出整个微电网的集中状态空间模型,并在此基础上实施线化处理,便于后续的小信号分析稳定研究。文中详细阐述了建模过程中的关键步骤,包括电路拓扑分析、状态变量选取、平均化处理以及雅可比矩阵的推导,最终通过Matlab代码实现模型仿真验证,展示了该方法在动态响应分析和控制器设计中的有效。; 适合人群:具备电力电子、自动控制理论基础,熟悉Matlab/Simulink仿真工具,从事微电网、新能源系统建模控制研究的研究生、科研人员及工程技术人员。; 使用场景及目标:①掌握直流微电网中多变换器系统的统一建模方法;②理解状态空间平均法在非线电力电子系统中的应用;③实现系统线化并用于稳定分析控制器设计;④通过Matlab代码复现和扩展模型,服务于科研仿真教学实践。; 阅读建议:建议读者结合Matlab代码逐步理解建模流程,重点关注状态变量的选择平均化处理的数学推导,同时可尝试修改系统参数或拓扑结构以加深对模型通用和适应的理解。
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