2023 Fiscal Year Annual Research Report
Nonequilibrium quantum thermodynamics of information processing in small scale quantum device circuits
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20H01827
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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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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
都倉 康弘 筑波大学, 数理物質系, 教授 (20393788)
高橋 和孝 三重大学, 工学研究科, 特任准教授(研究担当) (70415214)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | メゾスコピック量子輸送 / メゾスコピック系 / 非平衡統計力学・揺らぎの定理 / 完全計数統計 / 情報量揺らぎ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
最終年度は、研究代表者と分担者の３グループの成果を、量子系において発熱・誤り率最小で計算時間最速のプロトコルを明らかにすることを意識しつつ統合すること、また今までの成果をまとめることを念頭に研究を進めた。
① 古典計算過程の計算速度分布理論の構築（内海）：本年度は、ブラウニアン計算機の計算コストを、リセットの確率熱力学に基づいて評価する方法を定式化した。そして論理的に可逆なブラウン型チューリングマシンにおいて、Gillespieアルゴリズムによる数値計算にを用い、揺らぐ経路から近似的にリセット・エントロピーを求める方法を定量的に検討した。
② 量子的環境におけるエントロピー生成と量子ダイナミクスの理論的解析（都倉）：CMOS NAND ゲートを物理モデルとして、計算過程で発生する熱や計算の誤差について、有効マスター方程式をGillespie アルゴリズムで数値的に解析することにより評価した。また、相互作用するN体量子系と結合した熱浴との間の熱流が満たすスケーリング則を、Redfield方程式が適用できる条件で見出した。
③ 古典・量子系の非断熱ダイナミクス理論の構築（高橋）： (1) 量子系の観測量についての量子速度限界の理論を発展させ、一般に成り立つ関係式を得た。(2) 量子状態を制御する問題において、Krylov部分空間法に基づいて制御項を求める方法を開発し、多体系への応用を行った。(3) 古典確率過程の断熱制御について、断熱定理を発展させ、エラー上限の厳密な評価を行った。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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