超低温の原子を用いた新しい研究により、量子系の特異な性質を解明 New Research, Using Ultracold Atoms, Reveals Particular Properties of Quantum Systems
2023-04-24 ニューヨーク大学 (NYU)
彼らの手法は、量子コンピューターの研究において基盤となる複雑な現象を、詳細に理解できるようにした。量子コンピューティングは、従来のコンピューティングよりも効率的に特定の計算を実行できる方法である。また、この研究成果は、量子技術の発展にも貢献できるとの見方がある。
彼らは超低温の原子から成る量子系を用いて、その状態を特定し、その性質を把握するための手法を開発した。この手法は、量子コンピューターにおける重要な現象である量子効果について詳しく理解するためにも役立つ。
＜関連情報＞
- https://www.nyu.edu/about/news-publications/news/2023/april/scientists-have-full-state-of-a-quantum-liquid-down-cold.html
- https://www.nature.com/articles/s41567-023-02027-1
量子場シミュレータにおける相互情報量の面積法則の検証。 Verification of the area law of mutual information in a quantum field simulator
Mohammadamin Tajik,Ivan Kukuljan,Spyros Sotiriadis,Bernhard Rauer,Thomas Schweigler,Federica Cataldini,João Sabino,Frederik Møller,Philipp Schüttelkopf,Si-Cong Ji,Dries Sels,Eugene Demler & Jörg Schmiedmayer
Nature Physics Published:24 April 2023
DOI:https://doi.org/10.1038/s41567-023-02027-1
Abstract
The theoretical understanding of scaling laws of entropies and mutual information has led to substantial advances in the study of correlated states of matter, quantum field theory and gravity. Experimentally measuring von Neumann entropy in quantum many-body systems is challenging, as it requires complete knowledge of the density matrix, which normally requires the implementation of full state reconstruction techniques. Here we measure the von Neumann entropy of spatially extended subsystems in an ultracold atom simulator of one-dimensional quantum field theories. We experimentally verify one of the fundamental properties of equilibrium states of gapped quantum many-body systems—the area law of quantum mutual information. We also study the dependence of mutual information on temperature and on the separation between the subsystems. Our work represents a step towards employing ultracold atom simulators to probe entanglement in quantum field theories.
