強い物理的制約下でも実現可能な量子情報処理

即使在强物理约束下也能实现量子信息处理

• 批准号: 22540405
• 负责人: 丸山 耕司
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Osaka City University (2011-2012)The Institute of Physical and Chemical Research (2010)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010-04-01 至 2013-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22540405/
• 关键词: 量子制御; 量子計算; ハミルトニアン・トモグラフィ; システム同定; スピン・ネットワーク

多体量子系の制御へ向け、引き続き限定アクセス下でのハミルトニアン推定の問題に注力した。まず、これまでに得たスピンネットワークに対する同種の問題を、外界との相互作用が存在する状況下でいかに扱うかを考察した。スピンネットワークの「端部」のみへのアクセス(状態準備、観測)により全系のハミルトニアンを同定する"gateway scheme"では、端部から注入した「信号」が系内を伝播して端部へ戻る様子を観測してすべてのスピン間結合係数を求める。しかし、外界との相互作用がある場合、この信号が外界へ逃げてしまい、ハミルトニアンの情報を織り込んだ信号が端部へ戻らない。そこで、端部アクセスの条件を緩和し、gateway scheme遂行上最低限必要な物理量を制御・観測する方法を考案した。状態準備は端部のみで行い、観測は全系のエネルギー固有状態で行う。実際、これは生体分子系等の、観測を一部に限定することが困難な場合には現実的な仮定であり、本手法の応用例として光合成機構内のエネルギー輸送に関わるシステムのひとつであるFMO複合体への適用を論じた(UC Berkeleyとの共同研究)。また、本gateway schemeの実証のため、近畿大学のグループとともに3つの核スピンをもつ分子を用いたNMR実験を行い、ハミルトニアン推定を試みた。この実験では、サンプル内の磁場の不均一さが災いし、本手法をそのまま適用することはできなかったが、(効率は下がるものの)代替手法を用いて所望のパラメーター推定が可能であることを実証できた。

Multi-body system of quantum is の royal へ and led to the け き 続 き qualified ア ク セ ス under で の ハ ミ ル ト ニ ア ン presumption の problem に note force し た. ま ず, こ れ ま で に have た ス ピ ン ネ ッ ト ワ ー ク に す seaborne る same の を, outside と の interaction exist が す る condition で い か に Cha う か を investigation し た. ス ピ ン ネ ッ ト ワ ー ク の "end" の み へ の ア ク セ ス (state) preparation, 観 test に よ り holographic の ハ ミ ル ト ニ ア ン を with fixed す る "gateway scheme" で は, end か ら injection し た "signal" が interplanetary を 伝 sowing し て end へ 戻 る others child を 観 measuring し て す べ て の ス ピ ン combination coefficient between を o め る. し か し, outside と の interaction が あ る occasions, こ の signal が outside へ fled げ て し ま い, ハ ミ ル ト ニ ア ン の intelligence を woven り 込 ん だ signal が end へ 戻 ら な い. そ こ で, end ア ク セ ス condition を の し, gateway scheme carries out on the floor necessary な quantities を system, royal 観 す measurement, る method を test case し た. State preparation: at the <s:1> end, <s:1> みで rows are used to みで and 観 to measure the inherent state of the entire <s:1> system, エネ, ギ, and <s:1> rows are used to う. Be international, こ れ は raw body molecular system の, 観 を a に qualified す る こ と が difficult な occasions に は presently be な 仮 set で あ り, this technique の 応 cases と し て photosynthetic organization の エ ネ ル ギ ー conveying に masato わ る シ ス テ ム の ひ と つ で あ る FMO complex へ を の apply theory of じ た (UC Berkeley と の joint research). ま た, this gateway scheme の card be の た め, kinki university の グ ル ー プ と と も に 3 つ の nuclear ス ピ ン を も を つ molecules with い た NMR be 験 を い, ハ ミ ル ト ニ ア ン presumption を try み た. こ の be 験 で は, サ ン プ ル の magnetic field の heterogeneity さ が disaster い し, this technique を そ の ま ま applicable す る こ と は で き な か っ た が, (under the working rate は が る も の の) instead of gimmick を with い て hoped の パ ラ メ ー タ ー presumption が may で あ る こ と を card be で き た.

项目成果

Quantum system identification in the presence of interactions with environment

与环境相互作用时的量子系统识别

• 发表时间: 2011
• 作者: K.Maruyama;D.Burgarth;A.Ishizaki;T.Takui;K.B.Whaley;丸山耕司;Koji Maruyama;Koji Maruyama
• 通讯作者: Koji Maruyama

Spin-chain-based full quantum computation by accessing only two spins

仅访问两个自旋的基于自旋链的全量子计算

• 发表时间: 2010
• 作者: K.Maruyama;D.Burgarth;A.Ishizaki;T.Takui;K.B.Whaley;丸山耕司;Koji Maruyama;Koji Maruyama;丸山耕司;Koji Maruyama;丸山耕司;丸山耕司;丸山耕司;K.Maruyama
• 通讯作者: K.Maruyama

スピンチェイン端部へのアクセスのみによる全スピンへのフル量子制御

通过仅访问自旋链的末端来完全量子控制所有自旋

• 发表时间: 2010
• 作者: K.Maruyama;D.Burgarth;A.Ishizaki;T.Takui;K.B.Whaley;丸山耕司;Koji Maruyama;Koji Maruyama;丸山耕司;Koji Maruyama;丸山耕司;丸山耕司;丸山耕司;K.Maruyama;K.Maruyama;丸山耕司
• 通讯作者: 丸山耕司

Application of indirect Hamiltonian tomography to complex systems with short coherence times

• DOI: 10.26421/qic12.9-10-3
• 发表时间: 2012-09
• 期刊: Quantum Inf. Comput.
• 作者: K. Maruyama;D. Burgarth;A. Ishizaki;T. Takui;K. B. Whaley

Indirect Quantum Tomography of Quadratic Hamiltonians

二次哈密顿量的间接量子断层扫描

• DOI: 10.48550/arxiv.1004.5018
• 发表时间: 2010
• 作者: Burgarth D