| 研究課題/領域番号 |
22K03520
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分13030:磁性、超伝導および強相関系関連
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| 研究機関 | 国立研究開発法人理化学研究所 |
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研究代表者 |
関 和弘 国立研究開発法人理化学研究所, 量子コンピュータ研究センター, 研究員 (40708533)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2024年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2023年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2022年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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| キーワード | 量子多体問題 / 量子計算 / 物性物理学 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、物性物理における強相関系への応用を指向した量子計算手法の研究開発を行う。特にハミルトニアンとその対称性を活用することで、標的とする状態を少数のパラメタで精度よく記述する手法を構築する。古典計算機を用いた大規模シミュレーションや実機の利用により、提案手法の有効性を検証し、量子計算を量子多体問題へ応用するための基盤構築を目指す。
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| 研究実績の概要 |
近年、量子コンピュータの研究開発が世界中で進められており、同時にその有効な利用法が模索されている。本研究は、量子多体系である量子コンピュータを用いた量子計算が、将来的に量子多体系のシミュレーションに有効に利用できる可能性に任せて、強相関電子系に代表される量子多体系のための量子計算手法の研究と開発を目的としている。その取り組みの一つとして、量子コンピュータを用いた計算により量子多体系の統計力学的扱いを可能にする、ミクロカノニカル集団のための量子古典ハイブリッド計算法を提案した。この方法は、与えられたエネルギーを近似的に期待値としてもつ状態(ミクロカノニカル集団に対応する純粋状態)を、時間発展させたランダム状態のフーリエ変換により得るという考えに基づいており、このフーリエ変換における時間積分範囲のカットオフに相当する時間パラメタの逆数がミクロカノニカル集団のエネルギー殻の幅を定めている。計算の具体的な手順としては、ユニタリデザインに基づき用意したランダム状態に関して時間発展演算子および時間発展演算子とハミルトニアンの積の期待値を量子コンピュータで計算し、それらの期待値に関する時間積分等の処理を古典コンピュータで行うことで、エントロピーや 温度等を得ることを想定している。スピン1/2ハイゼンベルク模型を例として、本提案手法で用いる量子回路の具体例やその古典シミュレーション結果を取りまとめて、論文として発表した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
量子コンピュータを用いた計算により量子多体系の統計力学的扱いを可能にする量子古典ハイブリッド計算法を提案し、その提案を論文にすることができたから。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後は古典コンピュータを用いたシミュレーションだけでなく、量子コンピュータ実機を用いた実証実験を取り入れて研究を推進したい。
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