研究課題
若手研究(B)
粒子の流出入効果を取り入れた量子ウォークの対称性を調べ、固有エネルギーが実数となることを保証するパリティ・時間反転対称性(PT対称性)を有する非ユニタリ－時間発展演算子の定義を与えた。さらにそのフロッケ・トポロジカル相を調べ、エッジ状態のみがＰＴ対称性を破り、エッジ状態の振幅成分のみが時間と共に指数関数的に増幅するとの理論結果を得た。さらに、もつれ合った光子を用いた量子光学系においてＰＴ対称な量子ウォークを構築し、理論予測の検証実験を行ったところ、理論結果とよく一致する結果を得た。この結果は、開放量子系においてもPT対称性を有する非エルミートなハミルトニアンによる記述が正しいことを保証する。
開放系がPT対称性を有する非エルミートなハミルトニアンにより正しく記述されることは、古典光学系において実証されていたが、量子系も同様であるかは正確な実験系の構築が困難であるため、未解決問題となっていた。本研究により、量子ウォークに対しPT対称性を有する時間発展演算子を明らかにし、さらにそのフロッケ・トポロジカル相を理論的に調べ、実証実験を行うことにより、この問題の解決につながった。この研究成果を一因とし、ここ数年で開放量子系における非エルミート・ハミルトニアンによるアプローチの重要性が広く認知されるようになり、現在、非エルミート系に関する研究が世界中で盛んに行われるようになった。
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すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件、 謝辞記載あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (37件) (うち国際学会 24件、 招待講演 10件) 備考 (2件)
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