Control of topology of quantum systems by energy-scale deformation and its application

• Project/Area Number: 24740255
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Mathematical physics/Fundamental condensed matter physics
• Research Institution: Gunma University
• Principal Investigator: HIKIHARA Toshiya 群馬大学, 大学院理工学府, 准教授 (00373358)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2014: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2013: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2012: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
• Keywords: 物性基礎論 / 統計力学 / 量子情報理論 / 量子エレクトロニクス

Outline of Final Research Achievements

We study quantum many-body systems under an energy-scale deformation, in which the scale of local Hamiltonian is modified spatially. It has been shown that the sine-alpha deformation generates a strong entanglement between two parties located at open edges of a one-dimensional quantum system. We have clarified temperature and system-size dependences of the edge-to-edge entanglement of systems under the sine-alpha deformation. We have then discussed the possible application of the energy-scale deformation to quantum-information processing such as quantum teleportation. A method to generate novel quantum many-body states by controlling model parameters spatially and temporally is also proposed.

Research Products

• [Journal Article] Long-distance entanglement in one-dimensional quantum systems under sinusoidal deformation (2013)
  • Author(s): Toshiya Hikihara and Takafumi Suzuki
  • Journal Title: Physical Review A Volume: 87 Issue: 4
  • DOI: 10.1103/physreva.87.042337
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] エネルギー・スケール変調による量子系の境界条件・トポロジーの制御 (2012)
  • Author(s): 引原俊哉、桂法称、丸山勲、西野友年
  • Journal Title: 日本物理学会誌 Volume: 67-6 Pages: 394-398
  • NAID: 10030864389
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Quantum-state engineering in quantum many-body systems (2015)
  • Author(s): 引原俊哉
  • Organizer: 物性理論・統計力学セミナー2015
  • Place of Presentation: ラフォーレ箱根強羅（神奈川県足柄下郡箱根町）
  • Year and Date: 2015-03-12 – 2015-03-14
• [Presentation] 量子情報論的操作によるAffleck-Lieb-Kennedy-Tasaki状態の生成 (2014)
  • Author(s): 引原俊哉，森前智行
  • Organizer: 日本物理学会 2014年秋季大会
  • Place of Presentation: 中部大学春日井キャンパス（愛知県春日井市）
  • Year and Date: 2014-09-10
• [Presentation] サイン変形系の量子情報論的操作への応用 (2014)
  • Author(s): 引原俊哉
  • Organizer: 基礎物理学研究所研究会「量子情報の新展開」- 複雑性の極限における 普遍的物理の探求-
  • Place of Presentation: 京都大学基礎物理学研究所
• [Presentation] サイン変形を施した一次元量子多体系の両端qubit 間に発生する長距離エンタン グルメント (2013)
  • Author(s): 引原俊哉、鈴木隆史
  • Organizer: 量子情報技術研究会（QIT28）
  • Place of Presentation: 北海道大学
• [Presentation] Entanglement generation via one-dimensional quantum systems under sinusoidal deformation (2013)
  • Author(s): T. Hikihara, T. Suzuki
  • Organizer: ISSP international symposium, Emergent Quantum Phases in Condensed Matter (EQPCM2013)
  • Place of Presentation: 東京大学物性研究所
• [Presentation] Sinusoidal deformation and its applications (2013)
  • Author(s): T. Hikihara, T. Suzuki
  • Organizer: Statistical Physics of Quantum Matter (satellite conference of StatPhys25)
  • Place of Presentation: 台北市、台湾
• [Presentation] Controlling entanglement distribution and Engineering quantum many-body states (2013)
  • Author(s): 引原俊哉
  • Organizer: 強相関電子系理論の最前線- 若手によるオープン・イノベーション-
  • Place of Presentation: 勝浦観光ホテル（和歌山県東牟婁郡那智勝浦町天満1530）
• [Presentation] 量子多体系におけるエンタングルメント：はじめに
  • Author(s): 引原俊哉
  • Organizer: 日本物理学会2012年秋季大会
  • Place of Presentation: 横浜国立大学
• [Presentation] 量子スピン系研究とエンタングルメント
  • Author(s): 引原俊哉
  • Organizer: 基研研究会「量子スピン系の物理」
  • Place of Presentation: 京都大学基礎物理学研究所
  • Invited
• [Presentation] 量子多体系研究における境界効果の効用
  • Author(s): 引原俊哉
  • Organizer: 強相関電子系理論の最前線- 若手によるオープン・イノベーション-
  • Place of Presentation: 紀伊勝浦
  • Invited
• [Presentation] サイン二乗変形を施した量子スピン系における長距離エンタングルメント
  • Author(s): 引原俊哉
  • Organizer: 日本物理学会2012年秋季大会
  • Place of Presentation: 横浜国立大学
• [Presentation] サイン変形を施した一次元量子多体系における長距離エンタングルメントの生成
  • Author(s): 引原俊哉、鈴木隆史
  • Organizer: 日本物理学会第68回年次大会
  • Place of Presentation: 広島大学