Supervisory Control of Quantum Discrete Event Systems

要約

タイトル：量子ディスクリートイベントシステムの監視制御
要約：
– ディスクリートイベントシステム（DES）は、実用的に深く発展しているが、DESの状態の複雑さは依然として革新的な手法によってよりよく解決されなければならない重要な問題である。
– 量子コンピューティングと量子制御の発展に伴い、量子コンピューティングモデルを用いてDESをシミュレートし、「量子DES」（QDES）を確立することが自然な問題である。
– QDESには2つの目的がある。1つは、DESが量子コンピュータでシミュレートおよび処理される場合、量子システムが離散的なイベントによって駆動される状態の進化をシミュレートするために使用されるため、ポテンシャルなアプリケーションがあります。もう1つは、 QDESは、一部の実用問題を模倣する際に、DESに比べて状態の複雑さに関して必要なアドバンテージを持つ可能性があることです。
– この論文の目的は、モデリング形式として「量子有限オートマトン」（QFA）を使用して、QDESの基本的なフレームワークを確立し、QDESの監視制御定理を確立し、証明することです。
– 次に、監視制御条件が成立するかどうかを決定する多項式時間のアルゴリズムを提示する。特に、QDESの監視制御を説明するための多数の新しいQFAの例を構築し、QDESのDESに比べた本質的なアドバンテージを検証します。

要約(オリジナル)

Discrete event systems (DES) have been deeply developed and applied in practice, but state complexity in DES still is an important problem to be better solved with innovative methods. With the development of quantum computing and quantum control, a natural problem is to simulate DES by means of quantum computing models and to establish {\it quantum DES} (QDES). The motivation is twofold: on the one hand, QDES have potential applications when DES are simulated and processed by quantum computers, where quantum systems are employed to simulate the evolution of states driven by discrete events, and on the other hand, QDES may have essential advantages over DES concerning state complexity for imitating some practical problems. So, the goal of this paper is to establish a basic framework of QDES by using {\it quantum finite automata} (QFA) as the modelling formalisms, and the supervisory control theorems of QDES are established and proved. Then we present a polynomial-time algorithm to decide whether or not the controllability condition holds. In particular, we construct a number of new examples of QFA to illustrate the supervisory control of QDES and to verify the essential advantages of QDES over classical DES in state complexity.

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