2018 Fiscal Year Research-status Report
量子測定と量子制御: 量子情報技術から統計力学の基礎まで
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18K03470
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| Research Institution | Waseda University |
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Principal Investigator |
湯浅 一哉 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (90339721)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 量子計測 / 量子推定 / 量子測定 / Maxwellの悪魔 / 量子情報 / 統計力学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題の目的は，「量子測定」と「量子制御」をキーワードに，それらが意外ながら本質的な役割を果たすテーマに取り組んで，「量子情報技術」や「統計力学の基礎」に貢献することにある．「量子計測」，「測定による量子制御」，「統計力学の基礎」を柱に研究を推進しており，初年度の今年度は以下の成果を得た．
■量子計測 エンタングルメントや量子スクィージングなどの量子性を活用して古典的計測精度限界を超える「量子計測」の話題で主に2つの成果を得た．(1)光をプローブに利用する量子計測の中でも，比較的実験的に生成しやすいGauss型の量子状態のプローブを利用する量子計測を追究し，一般の多モード線形光学回路に含まれるパラメータを計測する場合の計測精度限界とそれを達成する最適なプローブ状態や最適な測定を明らかにし，論文発表した．(2)計測対象のパラメータの他に未知のバックグラウンドパラメータが存在する状況における量子計測を議論した．バックグラウンドのみをプローブする対照実験を参照してバックグラウンドの寄与を除去するのが基本的方策だが，その際，メインのプローブと対照実験のプローブをエンタングルさせることによって，バックグラウンドの影響を除去しつつ高精度の計測が可能になることを明らかにし，学会発表した．
■統計力学の基礎 量子ドットを介して2つの電子熱浴間に流れる電流を，量子ドットに対する測定とフィードバックの繰り返しによって逆流させる「Maxwellの悪魔」を議論した．量子ドットと電子熱浴間の電子のやり取りを量子マスター方程式で記述し，フィードバックサイクルで流れる電流を解析した．測定による状態変化に伴うエントロピー変化で定義する，悪魔が測定で獲得する情報量と，悪魔が測定結果の記憶を消去する際に放出されるエントロピーに注目し，それぞれで逆流電流の大きさを評価する不等式を導出し，学会発表した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
おおむね当初計画したテーマで研究を遂行しており，初年度は1編の論文を発表するとともに，1件の国際会議発表，8件の国内学会・研究会発表に結実した．さらに3編の論文を投稿しており，順調に成果が得られている．
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| Strategy for Future Research Activity |
当初計画した研究内容に関して困難や障害は生じておらず，引き続き「量子計測」，「測定による量子制御」，「統計力学の基礎」の3つのテーマを柱に研究を推進する．各テーマ平行して研究が進展しており，複数編の論文の執筆も進んでいる．当初の計画通りに研究を遂行する．
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| Causes of Carryover |
6,651円が次年度使用額となった．次年度の助成金と合わせて使用した方が効果的と判断した．
出張旅費に加算して支出する．
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