スパイラル観測基底を用いた光格子中量子多体系の量子状態トモグラフィー

• 研究領域: 極限宇宙の物理法則を創る－量子情報で拓く時空と物質の新しいパラダイム
• 研究課題/領域番号: 24H00977
• 研究種目: 学術変革領域研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 学術変革領域研究区分(Ⅱ)
• 研究機関: 国立研究開発法人理化学研究所
• 研究代表者: 小沢 秀樹 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 (50826013)
• 研究期間 (年度): 2024-04-01 – 2026-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2024年度)
• 配分額: 8,450千円 (直接経費: 6,500千円、間接経費: 1,950千円); 2024年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
• キーワード: 量子状態トモグラフィー / 冷却原子 / 光格子

研究開始時の研究の概要

密度行列ρが分かれば、系のあらゆる物理量の観測確率が分かる。しかし、ρを直接計測することは
原理的に不可能であるため、あらゆる物理量の量子期待値をすべて計測して、ρを「復元」する必要がある。これを量子状態トモグラフィーという。その際、各物理量を1回計測しただけでは量子期待値は分からないため、何度も計測を繰り返す必要がある。量子ビット数Nに従って、指数関数的に膨大な作業となるので、N≫1では現実的には実行不可能である。本研究では、スパイラル状の観測基底と量子気体顕微鏡を組み合わせることで、この問題を打開する。この方法を用いると、スケーラブルな量子状態トモグラフィーが実現可能であると期待される。