2020 Fiscal Year Annual Research Report
Non-classical properties of few-particle systems with synthetic spin-orbit coupling
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20J10006
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| Research Institution | Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University |
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Principal Investigator |
臼井 彩香 沖縄科学技術大学院大学, 科学技術研究科, 特別研究員(PD)
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2020-04-24 – 2022-03-31
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| Keywords | 量子物理学 / エンタングルメント / 冷却原子気体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
原子集合系のentanglementの定量化:
Entanglement measuresは量子系の非古典的相関の定量化するが、実際の実験データから計算するのは難しく、不可能であることが多い。この研究では、観測量の分散から計算できるentanglement criteriaから出発し、2つのentanglement measures（the best separable approximation (BSA)とthe generalized robustness (GR)）の下限を解析的に導出した。これにより、基本的な物理量の測定のみで、系のentanglementを定量化できる。具体的な例として、spin-squeezed Bose-Einstein condensatesにbipartite entanglementやmultipartite entanglementが生成された場合を考え、集合的観測量やその2次 モーメントを用いて、BSAやGRの下限を求めた。
量子simulationの新提案: コントロールするハミルトニアンの条件の緩和:
量子simulationを考えるときは、たいてい、simulationしたいハミルトニアンと同じか近いハミルトニアンをつくることを目指す。しかし、この研究で、それは必ずしも必要ではないことを示した。つまり、ハミルトニアンだけでなく、初期状態の性質も考慮することで、全く異なるハミルトニアンであっても、同じダイナミクスが得られることを示した。具体例として、ゼロ距離相互作用によるダイナミクス（one-axis twisting）が近接相互作用をもつモデル（Heisenberg XXX model）によって、simulationできることを示した。
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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
計画時の系は、2粒子でスピン作用を用いて空間entanglementを生成することを考えていたが、多粒子系の方が実験的に容易かつ理論的に興味深い特徴があることから、多粒子系である原子集合系を用い、トラップを変化させることで、空間entanglementを生成する場合に変更した。結果をまとめ、論文を準備しており、1つはarXivですでに公開されている。
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| Strategy for Future Research Activity |
ボース・アインシュタイン凝縮体を考え、モード間でのentanglement生成や空間におけるエンタングルメント生成の数値計算を行った。それを元に、生成したエンタングルメントのEntanglement measuresとその下限を比べ、その下限の有用性について言及し、実験のセットアップの例を挙げる。
結果をまとめ、論文として発表する。
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