| 研究課題/領域番号 |
21K13855
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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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 | 早稲田大学 (2023)
近畿大学 (2021-2022) |
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研究代表者 |
金子 隆威 早稲田大学, 理工学術院, 主任研究員 (10881211)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 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 |
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2023年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2022年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2021年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
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| キーワード | テンソルネットワーク / 量子多体系 / 非平衡系 / 冷却原子系 / 量子シミュレータ / Rydberg原子 / 量子スピン系 / 時間発展 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
テンソルネットワーク手法は、量子多体系の基底状態を計算する高精度な数値計算手法の1つである。近年、この手法が孤立量子系や散逸を伴う開放量子系の実時間ダイナミクスの計算にも適用され始めたが、空間1次元系への応用例が多く、空間2次元以上の系はごく簡単な問題への適用例しかない。本研究では、実験によるアナログ量子シミュレーションの精度を古典計算機の数値シミュレーションで確認することを目的とし、テンソル積状態・projected entangled pair stateを用いて空間2次元系の実時間ダイナミクスを調べる。手法の適用限界を数値的に検証し、数値シミュレーションと実験結果を比較する。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、従来の数値計算手法では困難だった空間2次元の量子系の実時間ダイナミクスをprojected entangled pair state・テンソル積状態に基づくテンソルネットワーク法を用いて計算した。光格子中の冷却原子気体の実験でも実現可能な量子多体系のクエンチダイナミクスに着目し、様々な系で相関関数の時間・距離依存性を計算することで今後の実験に有用な参照データを与えた。また、厳密な量子情報の伝播速度の上限（Lieb-Robinson限界）が知られていない系でそれらの上限がどうふるまうのかを調べる目的で、相関伝播の群速度の相互作用依存性を詳細に調べた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究の成果は、今後の光格子中の冷却原子気体や光ピンセット配列中のRydberg原子集団におけるダイナミクスの実験結果を理解する上で有用である。また、今回数値的に得られた相関伝播の群速度は、今後、厳密なLieb-Robinson限界を得る際の重要な足掛かりとなる。量子多体系の非平衡ダイナミクスを理解する上で、学術的意義が大きい。さらに、アナログ量子シミュレーションと相補的な、古典計算機上の数値シミュレーションの技術を高めることは、社会的に注目を集めている量子計算技術の進展にも役立つと期待される。
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