Study on Open System with NMR Quantum Computer

核磁共振量子计算机开放系统研究

基本信息

批准号：
21K03423
负责人：
近藤康
金额：
$ 2.33万
依托单位：
Kindai University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K03423/
关键词：
開放系孤立系 NMR量子コンピュータ分子 NMR 量子コンピュータ

项目摘要

本研究の目的は、開放系の理解を実験的に進めることである。そのために、溶液中の個々の分子の核スピン系を開放系のモデルとして用い、NMR量子コンピュータで培われた実験技術によって、そのスピン系のダイナミクスを調べている。開放系のモデル研究としては、①よく制御された環境の中の開放系を調べる方法と②擬似的な孤立系の中に研究対象となるスピン（疑似開放系）とその（疑似）環境を構成する方法を提案した。令和３年度に②の方法による実験を行ったことは既に報告している。令和4年度にはその成果を秋と春の物理学会で発表した。秋の学会の発表（12aH113-14、NMR実験を用いた人工的な緩和現象のモデル化、久木田、木屋、近藤）は、モデルに基づいた人工的な緩和の理論計算について発表した。特に、回転波近似が適用できない低磁場における複雑な環境（ハミルトニアン）における実験を提案した。春の学会の発表（25aL1-8、緩和モデルのNMRによる実現、木屋、久木田、近藤）は、秋の学会で議論した理論計算に基づいて新たに実験を行い、その結果を発表した。投稿準備中である。市販の高分解能NMR装置では行えない超低磁場における実験を実施するために装置の開発も進めている。その副産物として、学生実験用の卓上NMR装置によるDeutschの量子アルゴリズムの実装を行った。その成果を踏まえて、NMR量子コンピュータの学生実験を行う試みについて春の学会で発表（25aN1-7、学生実験用NMR量子コンピュータ、西田、木屋、久木田、近藤）した。この成果も投稿準備中である。開放系をより精密に制御するための研究も進めており、令和4年度は3報（発表論文リスト参照）の論文発表をおこなった。

这项研究的目的是实验地提高对开放系统的理解。为此，溶液中单个分子的核自旋系统用作开放系统的模型，并使用NMR量子计算机培养的实验技术研究了自旋系统的动力学。作为对开放系统的模型研究，我们提出了1）一种在良好控制环境中研究开放系统的方法，以及2）一种构建旋转（伪打开系统）及其（伪开放系统）及其（假）环境的方法。据报道，该实验是在2021年使用方法2进行的。2022年，结果在秋季和春季在物理学会中提出。秋季社会的演讲（12AH113-14，使用NMR实验对人工松弛现象进行建模，Kukida，Kiya和Kondo）提出了基于模型的人工松弛的理论计算。特别是，我们在低磁场的复杂环境（哈密顿量）中提出了一个实验，在低磁场，旋转波近似无法应用。春季社会（25AL1-8，NMR，Kiya，Kukida和Kondo对缓解模型的实现）的演讲进行了一项新实验，该实验基于秋季社会讨论的理论计算，并介绍了结果。发布正在准备。该设备的开发也正在进行中，以在无法使用市售高分辨率NMR设备执行的超低磁场上进行实验。作为此的副产品，我们使用台式NMR设备实现了Deutsch的量子算法。根据结果，他提出了在春季会议上使用NMR量子计算机进行学生实验的尝试（25AN1-7，用于学生实验的NMR量子计算机，Nishida，Kiya，Kiya，Kukida和Kondo）。目前，这项成就已准备好发布。我们还正在进行研究以更精确地控制开放系统，并在2022年发表了三篇论文（请参阅已发表的论文列表）。