極限量子撮像下における位置分解能の限界に関する理論的研究

极限量子成像下位置分辨率极限的理论研究

基本信息

批准号：
16J03613
负责人：
蘆田祐人
金额：
$ 1.6万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2016
资助国家：
日本
起止时间：
2016-04-22 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

量子系を観測し情報が得られる場合、その代償としてハイゼンベルクの不確定性関係に起因する測定の反作用が量子ダイナミクスに本質的な影響を及ぼす。従来このような振る舞いは少数自由度の量子系について研究されてきたが、近年の冷却原子系などの実験技術の発展により、量子多体ダイナミクスを１原子レベルでミクロに観測/制御する事が実現した。ミクロな運動の詳細は観測/制御できないという仮定のもとに成立してきた従来の多体系の枠組みは、このような状況では破綻し、異なる一般原理に基づいた基礎理論が必要となる。本学振の研究テーマはこのような単一原子観測/制御下の量子多体系を記述するための理論を構築することである。最終年度である平成30年度は、まず観測下の非ユニタリ開放系の熱化現象について研究を行なった。詳細釣り合い原理が破れた場合にも非可積分多体系が非ユニタリな摂動により温度を変えながら熱化することを示した。本成果はPhysical Review Letters誌から出版された。さらに、開放系のうち特に非エルミート系に着目することで、その位相幾何的側面、特に分類と１次元系のバルクエッジ対応について明らかにした。これらの成果はPhysical Review X, Physical Review B, Nature Communications誌から出版された。次に、環境と強く結合した開放系の非平衡強相関現象について、ハーバード大とマックスプランク研究所と共同で研究を行なった。局在スピンの量子もつれを解く新しい正準変換を発見することで汎用性の高い理論手法を構築した。本成果はPhysical Review Letters, Physical Review B誌から出版された。

当通过观察量子系统获得信息时，海森堡不确定性关系引起的测量反应本质上会影响量子动力学。传统上，这种行为是在具有少量自由度的量子系统中研究的，但冷原子系统等实验技术的最新进展使得在单原子水平上微观观察和控制量子多体动力学成为可能。做过。传统的多体框架基于无法观察或控制微观运动细节的假设，在这种情况下就会崩溃，需要一种基于不同一般原理的基础理论。我们大学的研究主题是构建一种在单原子观测/控制下描述这种量子多体系统的理论。 2018年，即该项目的最后一年，我们首先对观测下的非酉开放系统中的热化现象进行了研究。我们证明，即使违反详细的平衡原理，不可积的多体系统也会热化，同时由于非单一扰动而改变其温度。该结果发表在《物理评论快报》上。此外，通过关注开放系统中的非厄米系统，我们阐明了它们的拓扑方面，特别是它们在一维系统中的分类和体边对应关系。这些结果发表在《Physical Review X》、《Physical Review B》和《Nature Communications》上。接下来，我们与哈佛大学和马克斯·普朗克研究所联合研究了与环境强耦合的开放系统中的非平衡强相关现象。通过发现一种新的规范变换来解决局域自旋的量子纠缠，我们开发了一种高度通用的理论方法。该成果发表在Physical Review Letters、Physical Review B杂志上。