Theoretical study on quantum bit in strongly correlated systems

强相关系统中量子比特的理论研究

基本信息

批准号：
19K03708
负责人：
柴田尚和
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19K03708/
关键词：
近藤効果電荷ゆらぎ局在スピン相関アンダーソン模型電子間斥力密度行列繰り込み群近藤雲近藤温度強相関電子系近藤複不純物模型量子ホール系端状態量子多体系量子アニーリング量子計算機量子多体状態量子ビット

项目摘要

今年度は電子が局在状態から遍歴状態へ量子的に遷移することで生じる電荷ゆらぎが情報を担う局所的な量子状態に与える影響について明らかにした。電子のスピン自由度は量子ビットを構成する量子多体状態の形成に不可欠な役割を果たすが、その量子状態は局在電子と伝導電子の波動関数の重なりによって生じる局在状態と非局在状態の間の量子的遷移の影響を受ける。このような電子の量子的遷移によって生じる電荷ゆらぎはスピン自由度だけを持つ理想的な量子スピンには存在しないため、実際に局在電子によって量子ビットを構成したときには、この電荷ゆらぎの効果を考慮した解析が必要になる。このような電荷ゆらぎが複数の電子によって構成される量子多体状態の遷移に与える影響を明らかにするため、電荷ゆらぎの大きさを変化させる軌道間遷移の大きさVと局在軌道内の電子数の増加によって生じる斥力エネルギーの大きさUを変化させ、量子多体状態の転移がどのように変化するか調べた。その結果、電荷ゆらぎが大きくなることで、量子状態間の転移に必要になる伝導電子と局在スピンの間の交換相互作用は増大するが、Uが伝導電子のエネルギーバンド幅の2倍程度以上の大きさであれば、電荷ゆらぎの存在自体が量子多体状態の転移を消失させることは無いことが明らかになった。このことより、電荷ゆらぎが存在する一般的な系においても、理想的なスピン自由度だけが存在する理論モデルでの解析が有効であること、さらに、電荷ゆらぎの調整によって転移点の調整も可能になることが明らかになった。

今年，我们已经阐明了由电子从本地状态到其历史性状态在携带信息的当地量子状态下的量子过渡产生的电荷波动的影响。电子的自旋度在组成量子位的量子多体状态的形成中起着至关重要的作用，但是量子状态受到局部和导电电子重叠波函数引起的局部和离域状态之间的量子过渡的影响。由电子量子过渡引起的电荷波动不存在于仅具有自旋自由度的理想量子旋转中，因此，当实际上用局部电子构建量子位时，考虑到该电荷波动的效果的分析是必要的。为了阐明这种电荷波动对由多个电子组成的量子多体状态的过渡的影响，我们更改了轨道间过渡的幅度，这些轨道变化改变了电荷波动的幅度以及由局部轨道中电子中电子数量增加的量化量的增加，并调查了许多量子状态的过渡。结果，增加的电荷波动增加了导电电子与量子状态之间过渡所需的局部旋转之间的交换相互作用，但是据透露，如果u是导电电子的能量带宽的两倍，则电荷波动本身的存在不会从量子多体态的过渡中消失。这表明，即使在存在电荷波动的一般系统中，使用理论模型的分析只有理想的自旋自由是有效的，并且电荷波动的调整也使调整过渡点成为可能。

项目成果

期刊论文数量（29）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Real-time and space visualization of excitations of the nu=3 fractional quantum Hall edge

nu=3 分数量子霍尔边缘激发的实时和空间可视化

DOI：
10.1103/physrevresearch.4.l012040
发表时间：
2022
期刊：
Physical Review Research
影响因子：
4.2
作者：
Kamiyama Akinori;Matsuura Masahiro;Moore John N.;Mano Takaaki;Shibata Naokazu;Yusa Go
通讯作者：
Yusa Go

研究紹介

简介研究