2021 Fiscal Year Research-status Report
The measurement theory of heat current fluctuations through nanoscopic quantum conductors
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18KK0385
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| Research Institution | Mie University |
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Principal Investigator |
内海 裕洋 三重大学, 工学研究科, 准教授 (10415094)
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| Project Period (FY) |
2019 – 2022
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| Keywords | 物性理論 / メゾスコピック系 / 非平衡量子輸送 / 熱量揺らぎ測定 / 情報通信 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本国際共同研究では、基課題（基盤研究(C)「メゾスコピック量子導体における情報流・熱流・電流のゆらぎ」研究課題17K05575)において構築した情報エントロピー（エンタングルメント・エントロピー）・熱量（熱力学的エントロピー）・電荷量の揺らぎ相関についての理論研究を、実験研究とつなげることを目的としている。
計画1-2）熱流揺らぎ分布測定の理論の構築：昨年度に引き続き、対数尤度比の分布と相対Renyiエンタングルメント・エントロピーを多経路Keldyshグリーン関数法を用いて計算し、平衡状態においてオンチップ温度計の雑音等価温度または雑音等価電力の限界を調べている。去年度に引き続き渡航ができなかったため主に論文の執筆を行った。またエントロピーと関連して、2021年4月から採用した研究協力者を中心に古典速度限界について成果を得て、論文にまとめ（Nakajima, Utsumi, “Asymptotic expansion of the solution of the master equation and its application to the speed limit”, Physical Review E 104, 054139 (2021)）また日本物理学会や国際会議等で報告した。
計画2-2）：微弱熱量揺らぎの分布の理論の構築を量子系に拡張に関しては、昨年度より、前研究協力者と海外研究者と数値くりこみ群によるボゾンの粒子浴に接続された超伝導量子ビットの解析について議論を進めている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
本年度も、新型コロナウイルス感染症の流行のため、昨年度に引き続き渡航先のフィンランドの外務省海外安全情報渡航中止勧告（レベル３）が解除されず、海外出張が困難な状況が続いた。そのため昨年度と同様に、対応策として、SkypeやZoom等オンラインによる議論やメール等を中心に遂行可能な課題を優先して進めた。
計画1-2)：昨年度と同様、2019年度の渡航時の「計画1-1）熱流揺らぎ分布測定の理論の構築」の研究の続きは、実験と比較できる物理量の計算を海外研究者のGolubev博士と現地で共同研究を行う。本年度に渡航する予定で、研究期間延長申請を行った。
計画2-2）：昨年度より、微弱熱量揺らぎの分布の理論の構築を量子系に拡張に関しては、前研究協力者と数値くりこみ群によるボゾンの粒子浴に接続された超伝導量子ビットの解析について議論を進めている。新たな研究協力者とは、海外研究者と、粒子数完全計数統計とRenyiエントロピーについてオンラインで議論を行い、今後も共同研究を進める計画である。また関連して古典速度限界について成果を得て論文にまとめた。
一部の研究計画は本年度行う予定である研究期間延長申請を行った。またオンラインでの議論、共同研究は引き続き続けているが、令和２年度に続き令和３年度ともに渡航ができなかったため、「遅れている」と評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
*研究計画の変更：2020年度後期に行う予定であった渡航および研究計画を、本年度に行う予定であり、研究期間延長申請を行った。計画「1-2）熱流揺らぎ分布測定の理論の構築」：非平衡Keldysh場の理論を用いて、実験と比較できる物理量の計算を行う。また非平衡状態における相対Renyiエンタングルメント・エントロピーを多経路Keldyshグリーン関数法を用いて計算し、非平衡の動作点におけるオンチップ温度計の雑音等価温度または雑音等価電力の限界を調べる。
計画「2-2）超伝導量子ビット等における熱量揺らぎ分布の理論の構築」は昨年度より引き、前研究協力者らを含め海外研究者と議論を行い論文にまとめる計画である。
研究を遂行する上での課題：【現在までの進捗状況】で述べたように、2021年度中も渡航することができなかったため、補助事業期間延長承認申請を行い、延長前最終年度2021年度とした。その上で大学業務の再調整を行い、2022年度中に最低２ヶ月程度、可能な限り当初の予定に近づくように渡航日数を確保する。2022年4月1日より、外務省海外安全情報渡航中止勧告（レベル２）に引き下げられたことを受けて、渡航先と滞在予定を調整中である。現地で議論をしたほうが効率的に進む実験と繋がりの深い課題は、出張が再開されてから遂行する予定である。
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