Study on Open System with NMR Quantum Computer
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21K03423
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 13020:Semiconductors, optical properties of condensed matter and atomic physics-related
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| Research Institution | Kindai University |
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Principal Investigator |
近藤 康 近畿大学, 理工学部, 教授 (40330229)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
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| Keywords | 開放系 / 孤立系 / NMR量子コンピュータ / 分子 / 頑強な量子制御 / NMR / 量子コンピュータ |
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| Outline of Research at the Start |
開放系の理論研究は古くから行われてきたが，実験的研究では環境の影響を段階的に制御する必要があり，逆説的に孤立した系（例えば，BEC凝縮をおこす冷却原子）を作ることができるようになった最近になって大きく発展してきた．本研究でも，等方的な溶媒中の溶質分子のスピン系が孤立系と見なせることに着目し研究を行う．
本研究のようなNMRを実験手法とした開放系の研究は世界的に例がなく，開放系に関する興味深い実験を行うことができ，他の手法による開放系の研究を補完する知見が得られると期待される．
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，開放系の理解を実験的に進めることである．そのために，溶液中の個々の分子の核スピン系を開放系のモデルとして用い，NMR量子コン ピュータで培われた実験技術によって，そのスピン系のダイナミクスを調べている．開放系のモデル研究として，①よく制御された環境の中の開放系を調べる方法と②擬似的な孤立系の中に研究対象となるスピン（疑似開放系）とその（疑似）環境を構成する方法を提案した．
令和３年度に②の方法による実験を行った．令和4年度にはその成果を秋と春の物理学会で発表した．春の学会の発表は，秋の学会で議論した理論計算に基づいて行った，新たな実験についてである．その成果は令和５年度に投稿した（https://arxiv.org/abs/2404.03937）．「系が複雑な（自由度が多い）周囲と相互作用すれば，緩和が起こる」という誰でもが思っていることをモデルを用いて理論的そして実験的に示した．開放系の理解は環境からのノイズに弱い量子コンピュータの発展に欠かせないものである．
市販の高分解能NMR装置では行えない超低磁場における実験を実施するために装置の開発も進め，15 mTでNMRを行うことができるNMR用の磁石を開発した（投稿準備中）．その副産物として，学生実験用の卓上NMR装置による Deutschの量子アルゴリズムの実装を行い，「NMR量子コンピュータの学生実験を行う」試みについて令和5年の春の物理学会で発表した．論文としてまとめたものが電気学会論文誌（令和6年7月号）に掲載される．
研究期間を通じて上に述べた環境との相互作用による緩和現象（開放系）の研究だけでなく，環境との相互作用をノイズと捉え，そのノイズを有効に利用した情報のエンコードや逆にノイズに耐性を持つ量子制御の研究も行ってきた．それらの研究は，令和4年度は3報，令和5年度は1報の論文になった．
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Report
(3 results)
Research Products
(18 results)
