新たな量子相関の評価法の構築とそれを用いた重力の量子性の検証に関する研究

构建新型量子相关评估方法并验证引力量子本质的研究

• 批准号: 22KJ2476
• 负责人: 三木 大輔
• 金额: $ 1.6万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ2476/
• 关键词: 重力理論; 量子もつれ; 量子情報理論; オプトメカニクス; 量子制御

今年度は重力による量子もつれ生成の検証へ向けて、巨視的物体の量子状態の実現と光による量子もつれ生成に関する研究を行い、論文にまとめた。重力が量子力学に従い、演算子として作用するならば、2つの物体間に量子もつれが生じる。これを検証するには、重力と量子力学の効果が同時に現れる質量スケールが重要となる。しかし、量子領域の実験はナノグラム以下の物体を対象とするものが多く、重力の効果を検証するには、より巨視的な物体を量子状態に用意する必要がある。そこで、巨視的な鏡と光が結合した光学機械振動子系において、光の測定を通した鏡の量子制御に関する研究を行った。鏡は周囲の環境による熱揺らぎの影響で量子性が失われるが、光の連続測定やフィードバック制御、量子フィルタリングを行うことにより、熱揺らぎの影響を抑えることができる。実験では、7ミリグラムの鏡を対象とした量子制御が行われており、近い将来、鏡の揺らぎを量子揺らぎ程度にできると予想されている。一方で、重力による量子もつれの検証以前に、このような巨視的物体間の量子もつれ自体検証できていない。そこで今年度は、重力の量子性の検証へ向けた基礎模型として、光により生じる鏡間量子もつれの解析を行った。2つの鏡は干渉計の両腕にそれぞれ位置し、結合する光の測定を通して量子制御される。このとき、出力光を干渉させることにより、光と結合した鏡間に量子もつれが生成される。実験を専門とする研究者や制御理論を専門とする研究者と議論を行いながら研究を進め、将来的に実現可能なパラメータを用いると、7ミリグラムの鏡間に量子もつれが生じることを示した。さらに、鏡を吊るす弦と鏡の回転運動を含めた模型についても共同研究を行い、より精密な量子制御模型の構築を行った。これらの研究は重力による量子もつれの理論的解析の基礎となる研究であり、巨視的な世界での量子力学の検証となる研究でもある。

This year, the quantum state of gravity is generated by the quantum state of light. Gravity is the result of quantum mechanics, quantum mechanics, and quantum physics. The effect of gravity on quantum mechanics is important. In the quantum domain, it is necessary to detect the effects of gravity on the quantum state of the following objects. The study of optical mechanical vibration subsystem, optical transmission and quantum control of macrovision The influence of thermal radiation on the environment of the mirror and the measurement of optical radiation are discussed in detail. 7. The quantum control of the mirror is carried out in the near future. The quantum control of the mirror is carried out in the near future. A party, gravity, quantum detection, detection This year, the quantum nature of gravity is proved to be the fundamental model, and the quantum nature of light is analyzed. 2. The mirror is designed to measure the position of light and the combination of light. The light is generated by the combination of light and light. The research of the future may be carried out in the future, and the future may be realized in the future. The research of the future may be carried out in the future. The mirror is suspended from the string and the mirror is rotated. The model is included in the joint research. The precise quantum control model is constructed. The study of gravity, quantum mechanics, analytical foundations of the theory, and the proof of the macroscopic world.

项目成果

オプトメカの量子制御を通したマクロな物体間の量子もつれ生成

通过光机械量子控制产生宏观物体之间的量子纠缠

• 发表时间: 2022
• 作者: 三木大輔;松本伸之;松村央;七條友哉;杉山祐紀;山本一博;山本直樹
• 通讯作者: 山本直樹

Generating quantum entanglement between macroscopic objects with continuous measurement and feedback control

通过连续测量和反馈控制在宏观物体之间产生量子纠缠

• DOI: 10.1103/physreva.107.032410
• 发表时间: 2023
• 期刊: Phys. Rev. A
• 作者: Daisuke Miki;Nobuyuki Matsumoto;Akira Matsumura;Tomoya Shichijo;Yuuki Sugiyama;Kazuhiro Yamamoto;Naoki Yamamoto
• 通讯作者: Naoki Yamamoto

マクロな量子系の量子もつれの生成：オプトメカの連続測定による量子制御

宏观量子系统中量子纠缠的产生：使用连续光机械测量的量子控制

• 发表时间: 2022
• 作者: 三木大輔;松本伸之;松村央;七條友哉;杉山祐紀;山本一博;山本直樹
• 通讯作者: 山本直樹

Effective description of a suspended mirror coupled to cavity light -Limitations of Q-enhancement due to normal mode splitting by an optical spring-

与腔光耦合的悬挂镜的有效描述 -光学弹簧法向模式分裂导致的 Q 增强的限制 -

• DOI: 10.1103/physreva.107.033515
• 发表时间: 2023
• 期刊: Phys. Rev. A
• 作者: Yuuki Sugiyama;Tomoya Shichijo;Nobuyuki Matsumoto;Akira Matsumura;Daisuke Miki;Kazuhiro Yamamoto
• 通讯作者: Kazuhiro Yamamoto

Quantum state of a suspended mirror coupled to cavity light -Wiener filter analysis of the pendulum and rotational modes-

与腔光耦合的悬浮镜的量子态-摆和旋转模式的维纳滤波器分析-

• 发表时间: 2023
• 期刊: arXiv [quant-ph]
• 作者: Tomoya Shichijo;Nobuyuki Matsumoto;Akira Matsumura;Daisuke Miki;Yuuki Sugiyama;Kazuhiro Yamamoto
• 通讯作者: Kazuhiro Yamamoto