Quantum simulator for many body systems using cold Rydberg atoms in optical microtrap arrays

2019 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 17H02935
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Atomic/Molecular/Quantum electronics
• Research Institution: The University of Electro-Communications
• Principal Investigator: Nakagawa Kenichi 電気通信大学, レーザー新世代研究センター, 教授 (90217670)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 宮本 洋子 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 教授 (50281655)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 量子シミュレーション / 量子もつれ / 冷却原子 / 量子情報

Outline of Final Research Achievements

We have developed a quantum simulator for many-body quantum systems with cold Rydberg atoms in optical trap arrays. We demonstrate the generation of the entangled states of few atoms using Rydberg blockade. We also demonstrate a quantum simulation of the Ising type spin model using the Rydberg atom quantum simulator. From these demonstrations, we evaluate the performance of the quantum simulator. These results are useful for the development of future large-scale quantum simulations.

Free Research Field

量子技術

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では、個々の原子の量子状態を操作および観測することが可能な量子シミュレーターを実現して実験でその性能を詳細に評価したもので、このような量子シミュレーターの実現は先行する数グループ以外にほとんどなく、実験で得られた情報は将来の本格的な量子シミュレーターの実現に向けての研究に大きく貢献するものである。またこの量子シミュレーターは物性の問題以外にも従来の計算機シミュレーションでは計算が難しい問題への応用が期待されており、量子コンピューターと同様に科学だけでなく産業界を含む幅広い分野への応用が期待される。