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。

这项研究的目的是通过实验增进对开放系统的理解。为此，我们使用溶液中单个分子的核自旋系统作为开放系统模型，并使用核磁共振量子计算机培养的实验技术研究这些自旋系统的动力学。开放系统模型研究包括两种方法：（1）在良好控制的环境中研究开放系统；（2）在伪隔离中配置要研究的自旋（伪开放系统）及其（伪）环境；系统提出了一种方法。我们已经报道过，我们在 2021 财年使用方法②进行了实验。 2020财年，该结果在日本物理学会秋季和春季会议上公布。秋季会议上的演讲（12aH113-14，使用NMR实验模拟人工松弛现象，Kukita，Kiya，Kondo）是关于基于模型的人工松弛的理论计算。特别是，我们提出了在无法应用旋转波近似的低磁场复杂环境（哈密尔顿）中进行的实验。春季会议上的演讲（25aL1-8，通过NMR实现松弛模型，Kiya，Kukita，Kondo）根据秋季会议上讨论的理论计算进行了新的实验，并展示了结果。准备提交。我们还在开发在超低磁场中进行实验的设备，而这些实验无法使用市售的高分辨率核磁共振设备进行。作为副产品，我们使用桌面 NMR 设备进行学生实验，实现了 Deutsch 的量子算法。基于这些结果，在春季学术会议上提出了在 NMR 量子计算机上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，Kukita，Kondo）。该结果也正在准备发表。我们还在进行更精确控制开放系统的研究，并在 2020 财年发表了三篇论文（参见已发表论文列表）。