2023 Fiscal Year Annual Research Report
2次元テンソルネットワーク手法を用いた量子多体系の実時間ダイナミクスの研究
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21K13855
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| Research Institution | Waseda University |
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Principal Investigator |
金子 隆威 早稲田大学, 理工学術院, 主任研究員 (10881211)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | テンソルネットワーク / 量子多体系 / 非平衡系 / 冷却原子系 / 量子シミュレータ / Rydberg原子 / 量子スピン系 / 時間発展 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
[最終年度に実施した研究の成果]
最終年度では、光格子中の冷却原子気体のダイナミクスの実験で特異な量子現象を観測する方法を提案した。Rydberg原子集団のダイナミクスの実験で最初に観測された、非可積分系であるにもかかわらず熱平衡化が極めて遅い量子状態（量子多体傷跡状態）を三体ロスの強いBose-Hubbard系で実現できることを示し、それを断熱操作で実験的に用意する方法を提唱した。この成果はPhysical Review A誌に出版された。また、量子超越性の文脈でボゾンサンプリングが注目されているが、非エルミート開放系のボゾンサンプリングのダイナミクスにおけるサンプリングの複雑性が切り替わるような相転移現象の有無を、エンタングルメントエントロピーと行列積状態を用いたテンソルネットワーク法のボンド次元に着目して検証した。この成果は日本物理学会で発表され、論文投稿準備中である。
[研究期間全体を通じて実施した研究の成果]
研究期間全体を通じて、これまでの数値計算手法では困難だった、空間2次元の量子系の実時間ダイナミクスをprojected entangled pair state・テンソル積状態を用いて計算する際の要点を明らかにすることができた。現状では数学的にタイトなLieb-Robinson限界（量子情報の伝播速度の上限）が知られていない量子系に対して、数値的にLieb-Robinson速度を見積もった。今後、この結果は数学的に厳密なLieb-Robinson限界を導出する際のヒントになる。また、種々の量子系のクエンチダイナミクスの数値シミュレーションで得た時間依存相関関数は、今後のアナログ量子シミュレータの実験データの妥当性を評価する際に役立つ。
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