エンタングルメントを起源とする準定常状態への緩和現象の解明とその普遍性の探究

• Project/Area Number: 16J03140
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Atomic/Molecular/Quantum electronics
• Research Institution: Keio University (2018); The University of Tokyo (2016-2017)
• Principal Investigator: 上西 慧理子 慶應義塾大学, 理工学研究科(矢上), 特任助教
• Project Period (FY): 2016-04-22 – 2019-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000); Fiscal Year 2018: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2017: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2016: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
• Keywords: 一次元系 / ボース気体 / ソリトン / 非平衡ダイナミクス / エンタングルメント / 熱平衡化 / 冷却原子

Outline of Annual Research Achievements

本年度は一次元ボース気体を記述するLieb-Liniger模型を用いて(I)再帰時間の時間スケールの計算、および(II)ダークソリトンの構成法について研究した。

(I)再帰時間の時間スケールの計算
Lieb-Liniger模型の非平衡ダイナミクスは、準定常状態を介して再び状態が初期状態に戻る再帰現象が生じることが分かっている。これまで再帰時間の時間スケールの解析は数値的な評価しか行われていなかったが、本研究では解析的に時間スケールを計算し、再帰時間が弱結合領域および強結合領域において多項式時間で表されることを示した。
(II)ダークソリトンの構成法
Lieb-Liniger模型と古典ダークソリトンの分散関係の類似性から、Lieb-Liniger模型と古典ソリトンの関連が指摘され、Lieb-Liniger模型から量子ソリトンを構成できるのではないかと考えられてきた。本研究では、Lieb-Liniger模型のtypeII励起から量子ダークソリトンを構成する方法を提案した。また、２つのダークソリトンの衝突ダイナミクスを計算し、位相シフトが生じることを示した。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Thermalization and prethermalization in isolated quantum systems: a theoretical overview (2018)
  • Author(s): Mori Takashi, Ikeda Tatsuhiko N, Kaminishi Eriko, Ueda Masahito
  • Journal Title: Journal of Physics B: Atomic, Molecular and Optical Physics Volume: 51 Issue: 11 Pages: 1-49
  • DOI: 10.1088/1361-6455/aabcdf
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Entanglement prethermalization in the Tomonaga-Luttinger mode (2018)
  • Author(s): Eriko Kaminishi, Takashi Mori, Tatsuhiko N. Ikeda, and Masahito Ueda
  • Journal Title: Phys. Rev. A 97, 013622 Volume: A97 Issue: 1 Pages: 1-6
  • DOI: 10.1103/physreva.97.013622
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Entanglement prethermalization in an interaction quench between two harmonic oscillators (2017)
  • Author(s): Tatsuhiko N. Ikeda, Takashi Mori, Eriko Kaminishi, and Masahito Ueda
  • Journal Title: Phys. Rev. E Volume: 95 Issue: 2 Pages: 022129-022129
  • DOI: 10.1103/physreve.95.022129
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Quantum states of dark solitons in the 1D Bose gas (2016)
  • Author(s): Jun Sato, Rina Kanamoto, Eriko Kaminishi, and Tetsuo Deguchi
  • Journal Title: New Journal of Physics Volume: 18 Issue: 7 Pages: 075008-075008
  • DOI: 10.1088/1367-2630/18/7/075008
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] 量子ダークソリトンのダイナミクス (2019)
  • Author(s): 上西 慧理子, 森 貴司, 宮下精二
  • Organizer: 第74回日本物理学会年次大会
• [Presentation] ダークソリトンの量子測定による構成法 (2018)
  • Author(s): 上西慧理子，森貴司，宮下精二
  • Organizer: 日本物理学会 2018年秋季大会
• [Presentation] エンタングルメントを起源とするprethermalization (2018)
  • Author(s): 上西慧理子、森貴司、池田達彦、上田正仁
  • Organizer: 第39回量子情報技術研究会
• [Presentation] 一次元ボース気体におけるエンタングルメントを起源とする前期熱平衡現象 (2017)
  • Author(s): 上西慧理子，池田達彦，森貴司，上田正仁
  • Organizer: 日本物理学会2017年秋季大会
• [Presentation] Entanglement prethermalization in coherently split one-dimensional Bose gases (2017)
  • Author(s): Eriko Kaminishi, Takashi Mori, Tatsuhiko Ikeda, Masahito Ueda
  • Organizer: Quantum Thermodynamics: Thermalization and Fluctuations
• [Presentation] Entanglement prethermalization in one-dimensional Bose gas, (2017)
  • Author(s): Eriko Kaminishi, Takashi Mori, Tatsuhiko Ikeda, Masahito Ueda
  • Organizer: - Quantum Systems In and Out of Equilibrium : Fundamentals, dynamics and applications-,
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] New interpretation of pre-thermalization in the Tomonaga-Luttinger model (2016)
  • Author(s): Eriko Kaminishi
  • Organizer: The 26th IUPAP International Conference on Statistical Physics
  • Place of Presentation: Lyon, France
  • Year and Date: 2016-07-18
  • Int'l Joint Research