| 研究課題/領域番号 |
20H01828
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分13010:数理物理および物性基礎関連
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
岡本 亮 京都大学, 工学研究科, 准教授 (10435951)
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| 研究分担者 |
小布施 秀明 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (50415121)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
17,030千円 (直接経費: 13,100千円、間接経費: 3,930千円)
2023年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2022年度: 6,890千円 (直接経費: 5,300千円、間接経費: 1,590千円)
2021年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2020年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
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| キーワード | 量子ウォーク / 量子光学 / 量子探索 / 量子シミュレーション |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、2次元系において並進対称性を保つ境界条件を持った量子ウォークを、光子を用いた時間発展プロトコルにより実現する。そして、この量子ウォーク系を用いて、これまで実現されてこなかった量子ウォーク型量子探索アルゴリズムを実装、その高速性を実証する。さらに、特異な光・電気応答を示すキラリティーを持った分子や、光合成光捕集系といった重要な分子系の量子シミュレーションを目指す。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、量子ウォーク系の境界条件の重要性に着目、並進対称性を有する2次元境界条件を持つ量子ウォーク系の実現を目指した。その結果、必要となる特殊な空間モードを有する光の状態の生成、およびその生成効率の最適化に成功した。さらに、そのような空間モードにおける、光子の量子状態の空間シフト演算を実現した。また、光子を用いた量子ウォークの分析・評価に役立つ、量子系の時間発展を解析する新たな手法を確立し、実験的に実証した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
従来の量子ウォークの実験的な研究は、その多くで境界条件が考慮されておらず、境界で粒子が失われる吸収境界条件で行われてきた。これは、確率保存が成立しない特殊な系であり、その応用も限られる。本研究で実現した量子ウォークの時間発展は、周期境界条件を実装できるため、多様な応用につながる。例えば、古典系よりも高速な「量子探索」が、2次元の周期境界条件により実現できる。さらに、境界が重要な役割を果たす様々なトポロジカルな現象の探索にもつながる。このように、本研究成果の波及効果により、多岐にわたる学術的・社会的意義が期待できる。
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