本书从量子优化控制理论的物理基础和数学基础出发，系统深入地阐释了量子优化控制理论及其在具体物理系统中的应用方法。本书融合了作者及其团队在量子优化控制理论以及量子系统的建模和仿真方面的研究成果，共分为5章。第1章简要介绍量子计算的发展状况，第2章主要介绍量子优化控制理论的物理和数学方法，第3章主要介绍量子优化控制理论在两类物理系统中的应用，第4章主要介绍李雅普诺夫优化控制理论在自旋系统中的应用，第5章主要介绍在噪声环境下制备量子态的方案。 本书专业性与实用性兼备，可为量子计算领域的研究人员提供理论体系、前沿研究视角与切实可行的研究思路等方面的参考。

第1章 绪论
1.1 引言
1.2 量子计算发展概述
1.2.1 实现量子计算的物理系统
1.2.2 量子计算相关的控制理论
本章小结
第2章 量子优化控制理论与方法
2.1 三类量子优化控制理论与方法
2.1.1 多目标优化控制理论
2.1.2 多目标优化控制理论的数学推导方法
2.1.3 多限制条件优化控制理论
2.1.4 多限制条件优化控制理论的数学推导方法
2.1.5 李雅普诺夫优化控制理论
2.1.6 李雅普诺夫优化控制理论的数学推导方法
2.2 两类物理系统
2.2.1 极性分子系统
2.2.2 自旋1/2系统
2.3 量子比特逻辑门
本章小结
第3章 量子优化控制理论在具体系统中的应用
3.1 极性分子系统中单量子比特逻辑门的优化控制
3.1.1 二能级系统的构建
3.1.2 应用多限制条件优化控制理论共振调控Hadamard门
3.1.3 应用多限制条件优化控制理论非共振调控Hadamard门
3.2 极性分子系统中两量子比特逻辑门的优化控制
3.2.1 双原子极性分子摆动态系统的构建
3.2.2 应用多目标优化控制理论的CNOT门的优化控制
3.2.3 应用多限制条件优化控制理论的CNOT门的优化控制
3.2.4 应用多限制条件优化控制理论的SWAP门的优化控制
3.3 自旋1/2系统中Pauli量子逻辑门的优化控制
3.3.1 自旋1/2系统哈密顿量的构建
3.3.2 基于三种不同量子初始态的Pauli量子逻辑门的优化控制
3.4 自旋1/2系统中Hadamard门的优化控制
本章小结
第4章 李雅普诺夫控制理论在自旋1/2系统中的应用
4.1 基于状态距离的李雅普诺夫量子优化控制方法的应用
4.1.1 状态距离的表达式
4.1.2 自旋1/2的二能级系统的仿真分析
4.1.3 自旋1/2的五能级系统的仿真分析
4.2 基于状态偏差的李雅谱诺夫优化控制方法的应用
4.2.1 状态偏差的表达式
4.2.2 自旋1/2的二能级系统的仿真分析
4.2.3 自旋1/2的五能级系统的仿真分析
4.3 基于虚拟力学量的李雅普诺夫优化控制方法的应用
4.3.1 虚拟力学量的含义
4.3.2 自旋1/2的二能级系统的仿真分析
4.3.3 自旋1/2的五能级系统的仿真分析
本章小结
第5章 噪声环境下量子态的制备
5.1 量子噪声环境的分析
5.2 确定性联合远程态制备方案
5.2.1 确定性联合远程态制备方案的步骤
5.2.2 Pauli噪声环境对确定性联合远程态制备方案的影响
5.2.3 零温和高温环境对确定性联合远程态制备方案的影响
5.3 辅助比特的确定性联合远程态制备方案
5.3.1 辅助比特的确定性联合远程态制备方案的步骤
5.3.2 马科夫和非马科夫噪声环境的推导
5.3.3 马科夫和非马科夫噪声环境的影响
本章小结
参考文献