Development of a platform for analog quantum computation using Rydberg atoms

Research Project

Project/Area Number	20H01836
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Allocation Type	Single-year Grants
Section	一般
Review Section	Basic Section 13020:Semiconductors, optical properties of condensed matter and atomic physics-related
Research Institution	The University of Electro-Communications
Principal Investigator	Nakagawa Ken'ichi 電気通信大学, レーザー新世代研究センター, 教授 (90217670)
Project Period (FY)	2020-04-01 – 2023-03-31
Project Status	Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help	¥17,680,000 (Direct Cost: ¥13,600,000、Indirect Cost: ¥4,080,000) Fiscal Year 2022: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000) Fiscal Year 2021: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000) Fiscal Year 2020: ¥7,410,000 (Direct Cost: ¥5,700,000、Indirect Cost: ¥1,710,000)
Keywords	量子シミュレーション / 量子計算 / リュードベリ原子 / 冷却原子 / 量子もつれ / レーザー冷却
Outline of Research at the Start	本研究では、量子多体系のアナログ的な量子状態の操作により解を求める量子シミュレーションや量子アニーリングなどのアナログ量子計算の実験用プラットフォームを開発する。光トラップ中のリュードベリ状態の原子を用いた量子シミュレータを基に、レーザー光で個々の原子の量子状態を操作する技術を開発して50個以上の原子からなるプログラマブルなアナログ量子計算用の実験装置を実現することが本研究の目的である。
Outline of Final Research Achievements	We have developed an experimental platform for the quantum simulations and the analog quantum computing based on cold Rydberg atoms in optical trap arrays. We have developed the frequency stabilized laser systems for the Rydberg atoms and the atom manipulation system for the defect-free atom arrays,
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	本研究で得られたリュードベリ励起用レーザーシステムおよび無欠損原子アレー生成技術を用いて現在の冷却リュードベリ原子を用いた量子シミュレーターの性能を大きく向上する事により、大規模な量子シミュレーションやアナログ量子計算が実現可能な実験システムが実現可能となる。このような実験システムは冷却原子を用いた量子計算および量子物理の研究の発展に大きく貢献することが期待される。