前言

我們乃處於量子化的物質世界中,只是我們的觀察系統能否感受到而已。就光電領域的簡單分類,這個物質世界可分為粒子與光。微觀粒子之狀態由物質波函數來描述,光的狀態則由量子化的電磁波來描述,或說,光粒子波函數(photon number state)。而這所謂的波函數,不論它是否為算符(operator),正是描述微觀量子狀態的工具。由於理論上,波函數在空間、時間上的變化是人類可以預測的,因此似乎人們可以控制物質微觀的量子狀態。實際上並不容易,尤其量子力學告訴我們,測不準原理([p q]=i)嚴峻地限制了我們製造與觀察波函數的侷限性。因此關鍵問題乃在於:如何避開共軛參數(conjugate variable)之不準度,去精密製造我們要的量子狀態及如何去分辨系統處於什麼量子狀態?回授控制的想法,提供了一個可行的技術。而所謂的量子控制,也許可以這樣定義:

 

凡是設法控制微觀的量子狀態,我們便稱之為量子控制(quantum control)

 

量子控制並非需藉由電磁波()來完成不可,如超導、超流之量子態、或量子干涉狀態之控制,亦符合量子控制之定義,但本文只偏重於利用光與電來進行量子控制。