Locality and delocalization of information in thermalization of isolated quantum systems -towards an experimental approach using ultracold atoms-

孤立量子系统热化中信息的局域性和离域性 - 采用超冷原子的实验方法 -

• 批准号: 20H01838
• 负责人: 中島 秀太
• 金额: $ 11.23万
• 依托单位: Osaka University (2022-2023)Kyoto University (2020-2021)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H01838/
• 关键词: 冷却原子; 光格子; 孤立量子系; 量子情報; 熱化

本研究課題は、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、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、実験と理論の双方からその学理を明らかにすることを目的としている。当該年度において研究代表者(実験担当)は、前年度に引き続き、この研究の舞台となる光格子中の冷却リチウム(Li)原子系の構築を進めた。当該年度はまず、Li原子のレーザー冷却(磁気光学トラップ, MOT)の光学配置の修正・最適化後、磁場勾配と光強度を動的に変化させる圧縮MOTを試み、これによりMOT中の原子温度をより低下させ、Li原子を非共鳴光双極子トラップ(FORT)へ移行することに成功した。さらに磁場フェッシュバッハ共鳴によりLi原子間の散乱長(相互作用)を大きくすることでFORT中での蒸発冷却を実現した(日本物理学会で発表)。また、散乱長が正かつ大きな領域で蒸発冷却を行い、6Li原子2個からなる6Li2分子のボース・アインシュタイン凝縮を実現した。研究分担者(理論担当)は、本年度、光格子系での量子情報の伝播やその観測方法の提案を念頭に研究を進めた。当該年度中に、スピン系(JPSJ(2022))、および光格子中の自由ボソン系(PRA(2022))のエンタングルメントのダイナミクスに関する論文と、有限温度下におけるグラフ状態の効率的なフィデリティ推定の方法の提案(PRA(2023))の論文が出版された。また、非平衡量子系における幾何学的な位相に由来した熱機関の構成(arXiv:2205.15193)、光格子中における相互作用系ボソンのエンタングルメントのダイナミクスの解析(arXiv: 2209.13340)に関する研究を行い、論文を投稿した。また脱分極ノイズの存在下におけるフィデリティ推定の方法の提案(arXiv: 2304.10952)も投稿準備中である。

The subject of this study, the quantum multi-system environment, the local situation, the very good isolated quantum system, the cooling atomic system, and the process of the study, both sides of the theory and theory have shown that the purpose of this study is to understand the purpose of the study. When the representative of the research of the year, the previous year, the stage of the research, the cooling of the optical lattice (Li), the development of the atomic system. When the optical configuration correction of the year, the Li atomic emission cooling (MOT) optical configuration is optimized, the magnetic field is matched with the optical intensity effect, the atomic temperature is low in the MOT, and the Li atomic non-common optical double-photon emission (FORT) transitions are successful. The differential magnetic field is different from each other. The interatomic dispersion (interaction) of the Li is scattered (interaction). The evaporator cooling temperature in the FORT is observed (table of the physical Society of Japan). In the field of large-scale steamer cooling, the 6Li2 molecule of 6Li atom is sensitive to carbon dioxide and carbon dioxide, and the condensing temperature is effective. The research contributor (theoretical responsibility), this year, the optical lattice system "quantum emotion", "broadcast", "broadcast", "method" proposal, "research", "research". In that year, the proposal of presumption method (PRA (2023)) was published in the light lattice of JPSJ (2022), PRA (2022), PRA (2022) and so on. The origin of the phase correlation of quantum systems and non-equilibrium quantum systems is based on the computer simulation (arXiv:2205.15193) and the analysis of the interaction between the two systems in the optical lattice (arXiv: 2209.13340). The proposal of the presumption method (arXiv: 2304.10952) is in preparation for submission.

项目成果

２重井戸中のボース凝縮体におけるLeggett-Garg不等式の破れ

双井中玻色凝聚态违反 Leggett-Garg 不等式

• 发表时间: 2022
• 作者: 坂本翼;吉井涼輔;土屋俊二
• 通讯作者: 土屋俊二

Entanglement dynamics of bosons trapped in a 1D optical lattice

一维光学晶格中玻色子的纠缠动力学

• 发表时间: 2022
• 作者: S. Yamashika;D. Kagamihara;R. Yoshii and S. Tsuchiya
• 通讯作者: R. Yoshii and S. Tsuchiya

光格子中の冷却原子系に対する量子状態制御

光学晶格中冷却原子系统的量子态控制

• 发表时间: 2020
• 作者: Ikuta Rikizo;Kobayashi Toshiki;Yamazaki Tomohiro;Imoto Nobuyuki;Yamamoto Takashi;Ryoya Sato & Eiji Kimura;中島秀太
• 通讯作者: 中島秀太

光格子中のスピン1超流動体の安定性とネマティック秩序

光学晶格中 spin-1 超流体的稳定性和向列序

• 发表时间: 2020
• 作者: 山鹿汐音;吉井涼輔;土屋俊二
• 通讯作者: 土屋俊二

高分解能2次元光格子系構築に向けたLi極低温原子気体の生成

用于构建高分辨率二维光学晶格系统的Li低温原子气体的产生

• 发表时间: 2022
• 作者: 山下和也;中島秀太
• 通讯作者: 中島秀太