Exploration of novel out-of-equilibrium phenomena in open quantum many-body systems in one dimension by means of a tensor network

本プロジェクトは、量子計算機の一種である量子アニーラーに埋め込まれた超伝導磁束量子ビット系を念頭に置き、ボソンの熱浴と結合した量子スピン系の実時間発展をテンソルネットワークによる数値計算で調べ、熱浴環境がもたらす新たな非平衡状態を見出すことを目的としている。当該年度は環境が量子アニーリングを助けるパラメターを探すことを目標としていたが、数値計算の限界もあり、達成できていない。かわりに、より簡単な１量子ビットの研究に焦点を移した。現実の超伝導磁束量子ビットには1/fノイズが存在し、それを含めた計算は限られた状況しか行われてこなかった。研究代表者は当該年度の6月に参加した国際会議で１量子ビットの実験が理論的・数値的に説明できていないことを知り、テンソルネットワークの方法で1/fノイズとOhm型ノイズが混ざった熱浴と結合した１量子ビットを調べることにした。１量ビットとはいえテンソルネットワークの方法を1/fノイズがある場合に適用することは容易ではない。これまでに実験に対応するパラメターに対する計算はできていないが、結果の確かさを検証しながら、実験に近い状況における計算を進めている。なお、当該年度には、本プロジェクトが開始する前から行っていた関連する研究の成果が論文として４本出版された。そのうち３本はテンソルネットワークによる数値計算を用いたものであり、１本は量子アニーリングに関するレヴューである。いずれも本プロジェクトと密接に関係しているため、本プロジェクトの実績とする。

本プロジェクトは、量子計算機の一種である量子アニーラーに埋め込まれた超伝導磁束量子ビット系を念頭に置き、ボソンの熱浴と結合した量子スピン系の実時間発展をテンソルネットワークによる数値計算で調べ、熱浴環境がもたらす新たな非平衡状態を見出すことを目的としている。当該年度は環境が量子アニーリングを助けるパラメターを探すことを目標としていたが、数値計算の限界もあり、達成できていない。かわりに、より簡単な１量子ビットの研究に焦点を移した。現実の超伝導磁束量子ビットには1/fノイズが存在し、それを含めた計算は限られた状況しか行われてこなかった。研究代表者は当該年度の6月に参加した国際会議で１量子ビットの実験が理論的・数値的に説明できていないことを知り、テンソルネットワークの方法で1/fノイズとOhm型ノイズが混ざった熱浴と結合した１量子ビットを調べることにした。１量ビットとはいえテンソルネットワークの方法を1/fノイズがある場合に適用することは容易ではない。これまでに実験に対応するパラメターに対する計算はできていないが、結果の確かさを検証しながら、実験に近い状況における計算を進めている。なお、当該年度には、本プロジェクトが開始する前から行っていた関連する研究の成果が論文として４本出版された。そのうち３本はテンソルネットワークによる数値計算を用いたものであり、１本は量子アニーリングに関するレヴューである。いずれも本プロジェクトと密接に関係しているため、本プロジェクトの実績とする。