2017 Fiscal Year Annual Research Report
Macroscopic quantum theory of quantum condensation in nonequilibrium composite systems
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26287087
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
小川 哲生 大阪大学, 理学研究科, 教授 (50211123)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
馬場 基彰 大阪大学, 基礎工学研究科, 招へい教員 (30647970)
弓削 達郎 静岡大学, 理学部, 助教 (70547380)
山口 真 東海大学, 理学部, 講師 (40733895)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | マクロ量子論 / 非平衡 / 量子熱機関 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
非平衡複合量子系の典型例である「光と物質の相互作用系」において、超放射相転移の実現条件を明らかにするとともに、熱力学的法則の導出に成功した。また、量子計算機マクロ量子系と捉え、その量子加速の必要条件についての強い示唆を得た。より具体的には以下の成果を得た。
1. 昨年度に発見した超放射相転移が起こりうる超伝導回路について，分担研究者の一人である馬場が光科学技術研究振興財団より研究表彰された．今年度は，より一般にどの様な回路構造であれば起こりうるのか，回路の分類に部分的ながら成功した．この成果はPhysical Review A誌に掲載された．また，実験グループと協力し，超放射相転移を一般的な物質で探索していく上での有力な探索方針を明らかにすることができ，Nature Photonics誌に2本の論文が掲載予定である．また既存の磁性体が示す相転移が，超放射相転移に類似のものである可能性を示唆する実験結果が得られた．
2. 量子熱機関の典型例を与える共振器量子電磁気学系に対する熱力学の構築を行った。昨年度の放射光の仕事と熱の分解（熱力学第1法則に相当）を受け、熱力学第2法則に相当するエントロピー生成が満たすべき不等式の導出を行った。この導出の過程で、ゆらぎの定理を外部系が真空状態の場合へと拡張することに成功した。この成果は論文準備中である。
3. 断熱量子計算機をマクロ量子系とみなし、その時間発展中（計算実行中）に現れる量子性と計算効率との関係を調べた。いくつかの具体的な断熱量子アルゴリズムにおいて、途中でマクロな量子的重ね合せが現れることが計算の量子加速の必要条件となっていることを支持する結果を得た。この成果は現在、論文投稿中である。
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| Research Progress Status |
29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 |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Causes of Carryover |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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