Deepening the Physics of Quantum Active Matter: Theoretical Foundations, Experimental Proposals, and Potential Applications

• Project/Area Number: 25K17312
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 13010:Mathematical physics and fundamental theory of condensed matter physics-related
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 高三 和晃 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (80893768)
• Project Period (FY): 2025-04-01 – 2029-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2025)
• Budget Amount: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000); Fiscal Year 2028: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2027: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2026: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2025: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
• Keywords: アクティブマター / 開放量子系 / 非平衡現象 / 量子多体系 / 冷却原子気体

Outline of Research at the Start

自ら動く粒子の集まりであるアクティブマターは、鳥や魚の群れ、バクテリア集団などのモデルとして研究されてきた。最近、我々の理論提案を皮切りに、量子力学的粒子で構成された「量子アクティブマター」の研究が推進されている。量子系でもアクティブマター特有の挙動が生じることは理論的に確認されたもののその理解はまだ部分的である。本研究では、理論的な重要課題に取り組む「学理構築」、より実現可能性の高いセットアップを目指す「実験提案」、量子情報技術などへの応用可能性を示す「応用展開」という３つを軸に、非平衡物質相としての量子アクティブマターの理解を深め、「量子アクティブマター物理学」の確立を目指す。