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ウィグナー関数の一般化と量子系への応用

研究課題

研究課題/領域番号 17K05569
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 数理物理・物性基礎
研究機関東京工業大学

研究代表者

Tilma Todd  東京工業大学, 理学院, 特任准教授 (80530279)

研究分担者 根本 香絵  国立情報学研究所, 情報学プリンシプル研究系, 教授 (80370104)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2019年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2018年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2017年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
キーワード擬確率関数 / 量子相関 / 高次元量子系 / 数理物理 / 量子細線
研究成果の概要

プロジェクトメンバーたちは、この科学研究費助成事業のすべての主要な目標を達成し、全うすることができた。まずは、ウィグナー関数の拡張と定式化を導き出すことができた。そして、次に、更新された数学的形式がエンタングルメントなどのあらゆる量子的な性質を、前述の数式のあらゆる表現をある特定の断面の可視化をすることにより、解明出来ることを立証することができた。最後に、前述のウィグナー関数のための可視化パッケージを二つ、更新された数学的形式に基づいて開発することに成功した。一つ目はPythonを用いて行われ、IBMのQISKitソフトに組み込まれ、もう一つは化学的システム分析のためSwiftで行われた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

Our work generated two software packages; a half-dozen papers; advanced the visualization of quantum correlations in atomic, molecular, and chemical systems; and was instrumental in verifying the quantumness of a 20-qubit Schrodinger cat state (see Song et al., Science 365, 574-577 (2019)).

報告書

(5件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (31件)

すべて 2021 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (6件) 雑誌論文 (10件) (うち国際共著 4件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 9件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 11件、 招待講演 3件) 備考 (4件)

  • [国際共同研究] Loughborough University(英国)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] Loughborough University(英国)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Loughborough University(英国)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Universita degli Studi Roma Tre/Sapienza Universita di Roma(イタリア)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Loughborough University(United Kingdom)

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Universita degli Studi Roma Tre/Sapienza Universita di Roma(Italy)

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Overview of the Phase Space Formulation of Quantum Mechanics with Application to Quantum Technologies2021

    • 著者名/発表者名
      Mark J. Everitt and Russell P. Rundle
    • 雑誌名

      Advanced Quantum Technologies

      巻: N/A 号: 6 ページ: 1-29

    • DOI

      10.1002/qute.202100016

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Visualization of correlations in hybrid discrete-continuous variable quantum systems2020

    • 著者名/発表者名
      Rundle R P、Davies B I、Dwyer V M、Tilma Todd、Everitt M J
    • 雑誌名

      Journal of Physics Communications

      巻: 4 号: 2 ページ: 025002-025002

    • DOI

      10.1088/2399-6528/ab6fb6

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Quantum invariants and the graph isomorphism problem2019

    • 著者名/発表者名
      Mills P. W.、Rundle R. P.、Samson J. H.、Devitt Simon J.、Tilma Todd、Dwyer V. M.、Everitt Mark J.
    • 雑誌名

      Physical Review A

      巻: 100 号: 5

    • DOI

      10.1103/physreva.100.052317

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Visualizing spin degrees of freedom in atoms and molecules2019

    • 著者名/発表者名
      Davies B. I.、Rundle R. P.、Dwyer V. M.、Samson J. H.、Tilma Todd、Everitt M. J.
    • 雑誌名

      Physical Review A

      巻: 100 号: 4

    • DOI

      10.1103/physreva.100.042102

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] General approach to quantum mechanics as a statistical theory2019

    • 著者名/発表者名
      Rundle R. P.、Tilma Todd、Samson J. H.、Dwyer V. M.、Bishop R. F.、Everitt M. J.
    • 雑誌名

      Physical Review A

      巻: 99 号: 1 ページ: 1-13

    • DOI

      10.1103/physreva.99.012115

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Quantum State Spectroscopy of Atom-Cavity Systems2018

    • 著者名/発表者名
      R. P. Rundle, B. I. Davies, V. M. Dwyer, Todd Tilma, M. J. Everitt
    • 雑誌名

      arXiv:1809.10564

      巻: 1 ページ: 1-10

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Visualising entanglement in atoms and molecules2018

    • 著者名/発表者名
      B. I. Davies, R. P. Rundle, V. M. Dwyer, J. H. Samson, Todd Tilma, M. J. Everitt
    • 雑誌名

      arXiv:1809.05431

      巻: 1 ページ: 1-10

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Complete correlation characteristic (Weyl) functions for any quantum system or ensemble2017

    • 著者名/発表者名
      R. P. Rundle, Todd Tilma, V. M. Dwyer, R. F. Bishop, Mark J. Everitt
    • 雑誌名

      arXiv:1708.03814

      巻: 1 ページ: 1-16

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Wigner function reconstruction of experimental three-qubit GHZ and W states2017

    • 著者名/発表者名
      Mario A. Ciampini, Todd Tilma, Mark J. Everitt, W. J. Munro, Paolo Mataloni, Kae Nemoto, Marco Barbieri
    • 雑誌名

      arXiv:1710.02460

      巻: 1 ページ: 1-8

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] A proposal for an efficient quantum algorithm solving the graph isomorphism problem2017

    • 著者名/発表者名
      P. W. Mills, R. P. Rundle, V. M. Dwyer, Todd Tilma, Simon J. Devitt, J. H. Samson, Mark J. Everitt
    • 雑誌名

      arXiv:1711.09842

      巻: 1 ページ: 1-6

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Quantum State Spectroscopy of Atom-Cavity Systems2019

    • 著者名/発表者名
      Todd Tilma
    • 学会等名
      The Japan Society of Applied Physics (JSAP) Autumn Meeting
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Quantum State Verification, Validation, and Visualisation via Phase Space Methods2019

    • 著者名/発表者名
      Russell Rundle
    • 学会等名
      Lindau Nobel Laureate Meeting
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Quantum Mechanics of Anything (From Qubits to Atoms and Molecules) as a Statistical Theory (i.e. in Phase Space)2019

    • 著者名/発表者名
      Mark Everitt
    • 学会等名
      International Wigner Workshop
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Quantum mechanics of any system in phase space2018

    • 著者名/発表者名
      Mark Everitt
    • 学会等名
      The 32nd International Colloquium on Group Theoretical Methods in Physics
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A general approach to quantum mechanics as a statistical theory2018

    • 著者名/発表者名
      Mark Everitt
    • 学会等名
      Dynamics Days
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Quantum Advantage: The Graph Isomorphism Problem2018

    • 著者名/発表者名
      Patrick Mills
    • 学会等名
      Quantum Simulation and Computation
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Introduction to Phase Space Methods2017

    • 著者名/発表者名
      Todd Tilma
    • 学会等名
      Landau Lecture - Loughborough University
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] A simple way to preform quantum phase space measurement and state verification on arbitrary systems2017

    • 著者名/発表者名
      Mark Everitt
    • 学会等名
      Quantum Optics to Quantum Technology
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Quantum State Verification, Validation, and Visualisation via Phase Space Methods2017

    • 著者名/発表者名
      Russell Rundle
    • 学会等名
      Young Quantum Information Scientists
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Quantum State Imaging In Phase Space2017

    • 著者名/発表者名
      Russell Rundle
    • 学会等名
      Doctoral College Research Conference
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Quantum State Imaging In Phase Space2017

    • 著者名/発表者名
      Russell Rundle
    • 学会等名
      Science Matters
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [備考] Tilma Labs

    • URL

      https://tilma-labs.org

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] Quantum Systems Engineering Research Group

    • URL

      http://www.lboro.ac.uk/research/quantum-systems/

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実施状況報告書 2018 実施状況報告書 2017 実施状況報告書
  • [備考] Global Research Center for QIS

    • URL

      https://qis1.ex.nii.ac.jp/qi/

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実施状況報告書 2018 実施状況報告書 2017 実施状況報告書
  • [備考] Tilma Labs

    • URL

      https://tilma-labs.org/

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書 2018 実施状況報告書 2017 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2017-04-28   更新日: 2022-01-27  

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