2022 Fiscal Year Annual Research Report
連続変数光量子シミュレータで探る波束の量子干渉ダイナミクス
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21K18593
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
武田 俊太郎 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (80737304)
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| Project Period (FY) |
2021-07-09 – 2023-03-31
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| Keywords | 量子シミュレーション / 光量子情報処理 / 連続量量子情報処理 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、多彩な物理・化学現象を解き明かす新しいシミュレーションツールの開発に挑む。このため、従来、量子系の粒子数・スピンなどの離散変数のシミュレーションに用いられていた「量子シミュレーション」の手法を発展させ、連続変数（位置・運動量や振幅・位相など）のシミュレーションにも適用可能な新しい量子シミュレータを提案し、申請者独自の光技術により原理実証を行うことを目指す。
光を用いた連続変数量子シミュレータを実現するには、初期状態の準備と、その状態に特定のハミルトニアンの下での時間発展を引き起こすためのユニタリ変換、そして終状態を評価するための測定系が必要である。2021年度の段階で、「調和ポテンシャル中における時間発展」を実現するために、そのユニタリ変換に相当するガウス型量子ゲートを実装する光回路を開発し、その動作実証に成功していた。2022年度は、量子シミュレータの初期状態としてガウス型量子光波束を準備してその光回路に入力し、さらにその出力の分布をホモダイン測定を用いて評価することにより、調和ポテンシャル中でのガウス型波束の時間発展をシミュレートする実験を行った。ガウス型量子ゲートのパラメータを変更することで、時間発展における時間幅を変更することができ、それによって調和ポテンシャル中における時間発展を再現することが理論と実験結果の比較により確認できた。これにより、連続変数の量子シミュレーション実験の基盤技術の開発に成功した。
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