Quantum information processing with cold Rydberg atoms

使用冷里德伯原子进行量子信息处理

• 批准号: 17J07843
• 负责人: 田村 光
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: The University of Electro-Communications
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2017
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2017-04-26 至 2019-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-17J07843/
• 关键词: 量子シミュレーション; リドベルグ原子; レーザー冷却; 量子コンピュータ

本研究の目的は、冷却リドベルグ原子を用いてスピン系量子シミュレータを実現することである。空間光位相変調器を用いた光マイクロトラップアレーとリドベルグ状態間の長距離相互作用を組み合わせることで、スピン配置及びスピン間の相互作用といったパラメータを制御することが可能となる。さらに、原子間距離を数μm程度まで離すことができるため、個々の単一原子を高効率に観測及び制御することも可能である。昨年度では、本研究に必要な実験基盤として、欠損のない単一原子アレーの実現手法やリドベルグ状態へ原子を励起するためのレーザー光源の開発を行った。そして、各原子の基底状態をダウンスピン、リドベルグ状態をアップスピンとしたスピン1/2イジングモデルのダイナミクスの実験シミュレーションを行った。本年度は、昨年度に行った実験結果の詳細な解析に取り組み、開発した量子シミュレータの性能評価を行った。この解析の結果、本量子シミュレータは10個以下の量子スピン系のコヒーレントな時間発展のダイナミクスを短時間領域で忠実に再現し、時間の増加とともに理論計算結果とのずれが大きくなることが分かった。この理論とのずれは、主に三つのリドベルグ原子系特有の効果：(1)リドベルグ状態からの自然放出の効果, (2)相互作用揺らぎの効果, (3)リドベルグ状態間の相互作用による他の準位への結合の効果から生じていることが考えられ、今後の実験装置の改良点及び指針を見出すことができた。

In this study, the purpose of this study is to cool the atoms in the quantum system. The optical phase generator in space uses optical equipment, equipment, equipment and equipment. The temperature and atomic distance are several μ m, the temperature is very high, the temperature is very high, the temperature is low, the atomic distance is several μ m, and the temperature is very high. Last year, in this study, it is necessary to improve the operation of the light source. The base state of each atom, each atom, the base state, the temperature, the In the current year and last year, the results of this year's and last year's performance tests show that we have analyzed the data acquisition system and opened a comprehensive performance evaluation system. Based on the analysis of the results, this quantum system is responsible for the analysis of the results of the results, the results of the analysis of the results, the results of the calculation of the results, the results of the calculation of the theory of theory and theory, the results of the calculation of the theory of theory, and the results of the calculation of the theory of theory. The results show that the atomic system is unique to the atomic system: (1) the fruit is released naturally, and (2) the fruit is released naturally, and (2) the fruit is released naturally, (2) the fruit is released naturally, and (2) the fruit is released naturally. (3) to improve the performance of the equipment in the future, and to indicate that the equipment will be improved in the future.

项目成果

2次元単一原子アレー中のリドベルグブロッケードによる空間秩序相関の観測

二维单原子阵列中 Lydberg 封锁引起的空间顺序相关性的观察

• 发表时间: 2017
• 作者: 田村光;山越智健;中川賢一
• 通讯作者: 中川賢一

冷却リュードベリ原子を用いたプログラマブル多体系量子シミュレータ

使用冷却里德堡原子的可编程多体量子模拟器

• 发表时间: 2018
• 作者: 中川賢一;田村光;山越智健
• 通讯作者: 山越智健

Observation of spatial correlations of Rydberg excitations in two-dimensional single atoms arrays

二维单原子阵列中里德伯激发空间相关性的观察

• 发表时间: 2017
• 作者: Hikaru Tamura;Yusuke Yamaguchi;Tomotake Yamakoshi;and Ken’ichi Nakagawa
• 通讯作者: and Ken’ichi Nakagawa

Observation of spatially ordered Rydberg excitation in an one-dimensional optical microtrap arrays

一维光学微阱阵列中空间有序里德伯激发的观察

• 发表时间: 2017
• 作者: Hikaru Tamura;Tomotake Yamakoshi;and Ken’ichi Nakagawa
• 通讯作者: and Ken’ichi Nakagawa

リュードベリ原子を用いた量子シミュレーション

使用里德伯原子的量子模拟

• 发表时间: 2018
• 期刊: パリティ
• 作者: 中川賢一;田村光
• 通讯作者: 田村光