Investigation of quantum dynamics of wave packets with a continuous-variable optical quantum simulator

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K18593
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 13:Condensed matter physics and related fields
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: Takeda Shuntaro 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (80737304)
• Project Period (FY): 2021-07-09 – 2023-03-31
• 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

Outline of Final Research Achievements

This project aimed at developing a new simulation tool to investigate various physical and chemical phenomena. Specifically, we developed a quantum simulator for continuous variables (position, momentum, amplitude, phase, etc.) by extending the conventional quantum simulator for discrete variables such as the number of particles and spins in quantum systems. With this simulator, we have succeeded in simulating the behavior of wave packets in harmonic potentials.

Free Research Field

量子光学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

今回開発したシミュレータをさらに発展させることで、従来の離散変数のシミュレータには不向きだった、連続変数に関わるシミュレーションが自然な形で実装できる。これにより、振幅や位相などの連続変数が関わる多彩な物理・化学現象の解明に大きく貢献しうる。さらに、連続変数は離散変数よりも高い自由度を持つため、比較的小規模な量子シミュレータでも高次元のシステムをシミュレート可能であり、光量子技術の実社会応用の1つになりうると期待される。