<!DOCTYPE article
PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.4 20190208//EN"
       "JATS-journalpublishing1.dtd">
<article xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" article-type="research-article" dtd-version="1.4" xml:lang="en">
 <front>
  <journal-meta>
   <journal-id journal-id-type="publisher-id">Program systems: theory and applications</journal-id>
   <journal-title-group>
    <journal-title xml:lang="en">Program systems: theory and applications</journal-title>
    <trans-title-group xml:lang="ru">
     <trans-title>Программные системы: теория и приложения</trans-title>
    </trans-title-group>
   </journal-title-group>
   <issn publication-format="print">2079-3316</issn>
  </journal-meta>
  <article-meta>
   <article-id pub-id-type="publisher-id">1269</article-id>
   <article-id pub-id-type="doi">10.12737/2413</article-id>
   <article-categories>
    <subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="ru">
     <subject>Методы оптимизации и теория управления</subject>
    </subj-group>
    <subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="en">
     <subject></subject>
    </subj-group>
    <subj-group>
     <subject>Методы оптимизации и теория управления</subject>
    </subj-group>
   </article-categories>
   <title-group>
    <article-title xml:lang="en">The Turnpike Solutions in the Quantum Systems Control Problem</article-title>
    <trans-title-group xml:lang="ru">
     <trans-title>Магистральные решения в задаче управления квантовой системой</trans-title>
    </trans-title-group>
   </title-group>
   <contrib-group content-type="authors">
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Гусева</surname>
       <given-names>Татьяна Сергеевна</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Guseva</surname>
       <given-names>Tatyana Sergeevna</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Гурман</surname>
       <given-names>Владимир Иосифович</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Gurman</surname>
       <given-names>Vladimir Иосифович</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <email>vig70@mail.ru</email>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Фесько</surname>
       <given-names>Олесь Владимирович</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Fesko</surname>
       <given-names>Oles Владимирович</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <email>oles.fesko@live.com</email>
    </contrib>
   </contrib-group>
   <pub-date publication-format="print" date-type="pub" iso-8601-date="2013-11-15T00:00:00+04:00">
    <day>15</day>
    <month>11</month>
    <year>2013</year>
   </pub-date>
   <pub-date publication-format="electronic" date-type="pub" iso-8601-date="2013-11-15T00:00:00+04:00">
    <day>15</day>
    <month>11</month>
    <year>2013</year>
   </pub-date>
   <volume>4</volume>
   <issue>4</issue>
   <fpage>91</fpage>
   <lpage>106</lpage>
   <self-uri xlink:href="https://riorpub.com/en/nauka/article/1269/view">https://riorpub.com/en/nauka/article/1269/view</self-uri>
   <abstract xml:lang="ru">
    <p>Рассматривается задача оптимизации процессов в спиновой&#13;
цепочке на основе уравнения Шредингера, содержащего комбинацию линейного и нелинейного управлений. Она преобразуется к регулярной производной задаче по известной из теории вырожденных задач схеме, что существенно повышает эффективность ее исследования итерационными методами. Предлагаемая процедура иллюстрируется на представительном примере.</p>
   </abstract>
   <trans-abstract xml:lang="en">
    <p>The optimization problem in a spin chain on the basis of Shr¨odinger equation&#13;
is considered. The hamiltonian of the equation contains a combination of linear and&#13;
nonlinear controls. Using the the degenerate problems theory, the problem is reduced to&#13;
a regular derived problem. This transformation essentially increases the effectiveness of&#13;
its investigation by iterative methods. The procedure is demonstrated in computational&#13;
experiments with the use of visual example.</p>
   </trans-abstract>
   <kwd-group xml:lang="ru">
    <kwd>оптимальное управление</kwd>
    <kwd>спиновая цепочка</kwd>
    <kwd>вырожденные задачи</kwd>
    <kwd>магистральное решение</kwd>
    <kwd>метод глобального улучшения.</kwd>
   </kwd-group>
   <kwd-group xml:lang="en">
    <kwd>optimal control</kwd>
    <kwd>spin chain</kwd>
    <kwd>degenerate problems</kwd>
    <kwd>turnpike solution</kwd>
    <kwd>global improvement method.</kwd>
   </kwd-group>
  </article-meta>
 </front>
 <body>
  <p>Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проект 12-01-00256-а).ВведениеРассматривается задача оптимизации процессов в спиновой цепочке, описываемых уравнением Шредингера, гамильтониан которого содержит два управления и линейно зависит от одного из них. Квантовые системы такого рода [1, 2] в случае одного управления успешно исследовались с помощью нелокального итерационного метода В.Ф. Кротова [3,4].В [5] на представительном классе задач управления квантомеханическими системами с учетом их вырожденности показана высокая эффективность априорного преобразования задач с одним линейным управлением к производным задачам меньшего порядка, известного из теории вырожденных задач, благодаря возможности его выполнения в общей аналитической форме. В частности, таким путем получено полное решение в форме оптимального синтеза известной задачи управления на модели Ландау–Зинера 4-го порядка, которая ранее решалась лишь численными итерационными методами В данной работе предлагается применять такой подход и в случае двух управлений [6]. Процедура преобразования при этом усложняется, однако остается аналитической и приводит к регулярной для рассматриваемого метода Кротова задаче, линейной относительно состояния с управляемыми коэффициентами. В отличие от предшествующих работ [7,8], где использовалось семейство производных систем с нелинейным исходным управлением в качестве параметра, здесь применяется более радикальное преобразование к единственной производной задаче, но с большим числом новых управлений.Постановка задачи и последующее преобразование к производной задаче выполняется в комплексных переменных, в которых традиционно записывается уравнение Шредингера, что делает его компактным и наглядным и в целом отвечает традициям математической физики квантовых систем. Переход к действительным переменным производится на этапе реализации итерационных процедур в вычислительных экспериментах. </p>
 </body>
 <back>
  <ref-list>
   <ref id="B1">
    <label>1.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Кротов В. Ф. Об оптимизации управления квантовыми системами // Докл. РАН, 2008. Т. 423, № 3, c. 316-319.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Krotov V. F. Ob optimizatsii upravleniya kvantovymi sistemami. Dokl. RAN, 2008. T. 423, № 3, c. 316-319.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B2">
    <label>2.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Кротов В. Ф. Управление квантовыми системами и некоторые идеи теории оптимального управления // Автоматика и телемеханика, 2009, № 3, c. 15-23.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Krotov V. F. Upravlenie kvantovymi sistemami i nekotorye idei teorii optimal&amp;#180;nogo upravleniya. Avtomatika i telemekhanika, 2009, № 3, c. 15-23.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B3">
    <label>3.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Кротов В. Ф., Булатов А. В., Батурина О. В. Оптимизация линейных систем с управляемыми коэффициентами // Автоматика и телемеханика, 2011, № 6, c. 64-78.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Krotov V. F., Bulatov A. V., Baturina O. V. Optimizatsiya lineynykh sistem s upravlyaemymi koeffitsientami. Avtomatika i telemekhanika, 2011, № 6, c. 64-78.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B4">
    <label>4.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Батурина О. В., Моржин О. В. Оптимальное управление системой спинов на основе метода глобального улучшения // Автоматика и телемеханика, 2011, № 6, c. 79-86.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Baturina O. V., Morzhin O. V. Optimal&amp;#180;noe upravlenie sistemoy spinov na osnove metoda global&amp;#180;nogo uluchsheniya. Avtomatika i telemekhanika, 2011, № 6, c. 79-86.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B5">
    <label>5.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Гурман В. И. Магистральные решения в задачах оптимального управления квантомеханическими системами // Автоматика и телемеханика, 2011, № 6, c. 115-126.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Gurman V. I. Magistral&amp;#180;nye resheniya v zadachakh optimal&amp;#180;nogo upravleniya kvantomekhanicheskimi sistemami. Avtomatika i telemekhanika, 2011, № 6, c. 115-126.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B6">
    <label>6.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Murphy M., Montangero S., Giovannetti V., Calarco T. Communication at the quantum speed limit along a spin chain // Phys. Rev. Lett., 2010, no. 6, http: //arxiv.org/pdf/1004.3445.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Murphy M., Montangero S., Giovannetti V., Calarco T. Communication at the quantum speed limit along a spin chain. Phys. Rev. Lett., 2010, no. 6, http: //arxiv.org/pdf/1004.3445.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B7">
    <label>7.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Gurman V. I., Rasina I. V., Baturina O. V. Optimization of Excitation Transfer in a Spin Chain // Periodic Control Systems. - University of Caen Basse-Normandie, Caen, France, 2013. Vol.5, no. 1, p. 177-180.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Gurman V. I., Rasina I. V., Baturina O. V. Optimization of Excitation Transfer in a Spin Chain. Periodic Control Systems. - University of Caen Basse-Normandie, Caen, France, 2013. Vol.5, no. 1, p. 177-180.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B8">
    <label>8.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Гурман В. И., Расина И. В., Фесько О. В. О практических преобразованиях вырожденных задач оптимального управления // Программные системы: теория и приложения: электрон. научн. журн., 2013. Т. 4, № 2(16), http://psta.psiras.ru/read/psta2013_2_71-82.pdf, c. 71-82.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Gurman V. I., Rasina I. V., Fes&amp;#180;ko O. V. O prakticheskikh preobrazovaniyakh vyrozhdennykh zadach optimal&amp;#180;nogo upravleniya. Programmnye sistemy: teoriya i prilozheniya: elektron. nauchn. zhurn., 2013. T. 4, № 2(16), http://psta.psiras.ru/read/psta2013_2_71-82.pdf, c. 71-82.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B9">
    <label>9.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Гурман В. И. Вырожденные задачи оптимального управления. М. : Наука, 1977. - 304 c.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Gurman V. I. Vyrozhdennye zadachi optimal&amp;#180;nogo upravleniya. M. : Nauka, 1977. - 304 c.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B10">
    <label>10.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Гурман В. И. Магистральные решения в процедурах поиска оптимальных управлений // Автоматика и телемеханика, 2003, № 3, c. 61-71.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Gurman V. I. Magistral&amp;#180;nye resheniya v protsedurakh poiska optimal&amp;#180;nykh upravleniy. Avtomatika i telemekhanika, 2003, № 3, c. 61-71.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B11">
    <label>11.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Гурман В. И. Принцип расширения в задачах управления. М. : Наука. Физматлит, 1997. -- 288 c.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Gurman V. I. Printsip rasshireniya v zadachakh upravleniya. M. : Nauka. Fizmatlit, 1997. -- 288 c.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B12">
    <label>12.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Трушкова Е. А. Об одном классе задач управления для квантовых систем // Автоматика и телемеханика, 2013, № 1, c. 35-46.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Trushkova E. A. Ob odnom klasse zadach upravleniya dlya kvantovykh sistem. Avtomatika i telemekhanika, 2013, № 1, c. 35-46.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
  </ref-list>
 </back>
</article>
