本書借助于近十年來發(fā)展的壓縮傳感理論,在考慮量子狀態(tài)自身的物理約束條件下,從量子測量的基本概念和量子層析及其優(yōu)化方法出發(fā),分別對壓縮傳感理論及其量子態(tài)估計中的測量矩陣構造和 測量集構造、含有稀疏干擾的量子狀態(tài)估計、含有高斯噪聲的高維量子狀態(tài)估計,以及同時含有狀態(tài)干擾和測量噪聲的量子狀態(tài)濾波等問題進行深入系統(tǒng)的研究與討論,在此基礎上,對解決量子狀態(tài)估計和濾波問題的各種優(yōu)化與改進算法,包括交替方向乘子法(ADMM)、基于不動點方程的交替方向乘子法(FP-ADMM)、非 ADMM算法、基于proximal Jacobian的ADMM算法、基于卡爾曼濾波的在線量子態(tài)估計優(yōu)化算法、帶有自適應學習速率的矩陣指數(shù)梯度在線量子態(tài)估計算法等進行了具體嚴謹?shù)耐茖А⒆C明與應用,并給出數(shù)值實例,對不同優(yōu)化方法的應用效果進行性能對比,包括計算復雜度、測量次數(shù)、計算時間、所占內存等,使讀者能夠從中了解目前所提出的一系列優(yōu)化算法在量子態(tài)估計和濾波方面的具體應用情況,為不同情況下的量子態(tài)離線與在線估計和濾波應用提供可靠的理論基礎。本書是作者近十年研究成果的集成,可以作為量子物理化學、量子信息與通信等課程的教材,以及對量子系統(tǒng)控制感興趣的電子、力學工程、應用數(shù)學、計算科學、控制工程等領域的高年級本科生或研究生的參考書。