量子シミュレーション

研究概要

OUTLINE

中性Yb原子を用いた
量子シミュレーション 中性Yb原子を用いた
量子シミュレーション

レーザー冷却による量子縮退気体の研究の勢いはとどまることを知らぬほど進展が著しいです。 その中でも特に注目を集めているのが、光格子と呼ばれる光で形成された周期的なポテンシャル中に極低温原子気体を導入した系です。 この系は、超伝導や磁性などの固体中の強相関電子系の振る舞いを説明するために導入されたハバードモデルに非常によく従う系となっているため、この光格子中の冷却原子を用いて、強相関量子多体系を“量子シミュレーション”することができるわけです。 

ここで、制御性のよい量子系を用いて別の量子系をシミュレートすることを、 ファインマンに倣い、量子シミュレーションと呼んでいます。 近年、光格子を用いた量子シミュレーション研究がかなり高度なレベルに達し、 画期的な成果が数多く報告されています。 これまでの研究が、ボソンを対象にしたいわゆるボース・ハバードモデルに関するものが中心であった一方で、 最近ではフェルミオンに関する研究が進んでいます。 これまで、強相関量子多体系の主な舞台が、固体中の電子に関するものであったことを考えると、 より、量子シミュレーションという意味合いが深いことになります。 また、ボソンとフェルミオンの混合系などこれまでの固体系には存在しないものも対象となってきました。 量子シミュレーションという観点からは、現実の物質を記述するモデルを再現する量子系を研究することに 第一の興味があるわけですが、冷却原子系を用いることにより、必ずしも他に対応物を持たない、 全く新しい系を実現することも可能です。 そのような系で起こる新たな物理現象を探求することは、 先に述べた狭義の量子シミュレーションと同等以上に意義があるといえます。