| 研究課題/領域番号 |
20H01838
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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13020:半導体、光物性および原子物理関連
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| 研究機関 | 大阪大学 (2022-2023)
京都大学 (2020-2021) |
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研究代表者 |
中島 秀太 大阪大学, 量子情報・量子生命研究センター, 准教授 (70625160)
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| 研究分担者 |
吉井 涼輔 山陽小野田市立山口東京理科大学, 共通教育センター, 講師 (30632517)
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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 |
17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2023年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2022年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2021年度: 8,710千円 (直接経費: 6,700千円、間接経費: 2,010千円)
2020年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
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| キーワード | 冷却原子 / 光格子 / 孤立量子系 / 量子情報 / 熱化 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究課題は、近年、ブラックホール情報消失問題や、孤立量子多体系の熱化の問題の解決において重要な役割を果たすことが明らかになってきた量子多体系における情報の非局所化と情報伝搬の局所性について、非常に良い孤立量子系である冷却原子系の熱化・緩和過程を主たる研究対象として探索することを目的とする。実験では主として、近年、量子情報の非局所化の指標として注目されている非時間順序相関関数(OTOC)を光格子中の冷却Li原子系に対して測定することを目指す。理論面では、主として孤立量子系の熱化・緩和過程におけるOTOCや量子エンタングルメントなどの解析を通じ、量子情報の伝播や拡散に関する系統的理解を目指す。
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| 研究成果の概要 |
本研究課題では、量子多体系における情報の非局所化と情報伝搬の局所性について、冷却原子系の熱化・緩和過程を主たる研究対象として、1)実験、と2)理論の双方からその学理を明らかにすることを目標とした。
1)については、量子系における情報の非局在化の指標として提案されている非時間順序相関関数(OTOC)の測定を目指し、高い制御性を持つ冷却リチウム原子-光格子系を構築した。2)については、量子多体系における熱化とエンタングルメント伝搬の解析や量子多体系における効率的なフィデリティ推定方法の提案などを行い、量子多体系における情報の非局所化と情報伝搬の局所性について理論面からその学理を探求した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
量子情報の非局所化とその伝搬速度の上限の存在を定量的に理解することは、ブラックホール情報喪失問題や孤立量子系における熱化を理解する上で重要となる。また量子情報の非局在化の指標として提案されているOTOCは、これまでイオントラップや超伝導量子ビットなどのごく限られた系でのみ測定されており、非常に良い孤立量子系かつ運動自由度も持つ光格子中の冷却原子系でOTOCを測定できれば学術的な意義は大きい。また光格子中の冷却原子系はアナログ量子シミュレータとしても注目されているが、OTOCを測定しうるほど制御性を高めることができれば、この系を量子コンピュータのベンチマーキングとして使用することも可能となる。
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