2017 Fiscal Year Annual Research Report
Quantum Measurement in Statistical Mechanics and Quantum Information
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26400406
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| Research Institution | Waseda University |
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Principal Investigator |
湯浅 一哉 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (90339721)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 量子制御 / 量子計測 / 量子推定 / 量子観測 / 量子情報 / 統計力学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題の目的は，量子論の奇妙さを際立たせる「量子観測」が，単に「見る」ことにとどまらず，意外でしかも本質的な役割を果たすテーマを追究することによって量子論の奥深い世界に迫るとともに，それらを利用する独創的なアイデアを創出して量子情報技術に貢献することにあった．「統計力学の基礎」，「観測による量子系制御」，「量子計測」を柱に研究を推進してきたが，最終年度は以下の成果を得た．
■統計力学の基礎 大自由度量子系のエネルギー固有状態一つ一つが熱平衡状態に見えるという“Eigenstate Thermalization Hypothesis (ETH)”を簡単な量子スピン鎖モデルで議論し，系の非摂動エネルギーの縮退がETHの成立に重要であることを明らかにして，国際学会で発表した．
■観測による量子系制御 前年度までに，量子系に対する測定がその系の時間発展を射影する効果で可制御性を劇的に向上できることを示した．逆に，いかなる複雑な時間発展も，可換なハミルトニアンの切り換えで実現される自明な時間発展を射影して得られるものとして理解できることを明らかにした．本年度は，同じことが任意の(一般にユニタリーでない) Markov過程でも成立することを明らかにし，論文発表した．
■量子計測 (1)測定を独立に多数回行ってデータを集める通常の計測スキームとは異なって，測定をたて続けに行って得られる測定データ列から計測対象の値を推定するスキームを追究し，温度を計測する問題に適用してその有用性を明らかにして，論文発表した．(2)計測の過程で系に量子制御を加えることで計測精度を向上させる可能性を追究した．計測精度が最大になるように制御の加え方を最適化するアルゴリズムを構築して量子スピン鎖モデルに適用し，系の一部しか制御や測定をできない制約の下でも顕著な精度向上を見込めることを明らかにして，論文発表した．
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| Remarks |
早稲田大学物理学科湯浅研究室ホームページ
http://www.f.waseda.jp/yuasa/
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Research Products
(14 results)
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[Journal Article] Lindbladian Purification2017
Author(s)
Christian Arenz, Daniel Burgarth, Vittorio Giovannetti, Hiromichi Nakazato, and Kazuya Yuasa
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Journal Title
Quantum Science and Technology
Volume: 2
Pages: 024001～024001
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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