6/13(木)に第13回CHS物理学科研究セミナーが開催されますので、下記内容にご興味ある方は是非ご聴講ください。*普段より開始が１時間早いのでご注意ください。

学内の方は申し込み不要ですので、時間になりましたら直接指定場所にお越しください。学外からいらっしゃる方は、学内者に連絡をとるか、yamamoto.daisuke21[ｱｯﾄﾏｰｸ]nihon-u.ac.jpまでメールしていただいた上でご参加ください。

タイトル：Tailoring the Phonon Environment of Embedded Rydberg Aggregates

概要：

State-of-the-art experiments can controllably create Rydberg atoms inside a Bose- Einstein condensate (BEC) [1]. The large Rydberg electron orbital volume contains many neutral atoms, resulting in electron-atom scattering events. The number of atoms within the orbit, and hence the Rydberg-BEC interaction, can be tuned by choice of principal quantum number or condensate density [1]. This makes the hybrid system a fascinating platform for quantum simulation. We studied the physics of the interaction and corresponding dynamics of single or multiple Rydberg atoms in two internal electronic states embedded inside a BEC, to assess their utility for controlled studies of decoherence and quantum simulations of excitation transport similar to photosynthetic light-harvesting.

We initially developed a theoretical framework to calculate the open quantum system input parameters like the bath correlation function and the spectral density, initially for a single Rydberg atom, possibly in two internal states with angular momentum quantum numbers l = 0 (|s⟩) and l = 1 (|p⟩) [2], in BEC and then for a chain of Rydberg atoms, forming an aggregate. The electron-atom contact interactions lead to Rydberg-BEC coupling, which creates Bogoliubov excitations (phonons) in the BEC.

Using this spin-boson model with the calculated parameters, we examine the decoherence dynamics of a Rydberg atom in a superposition of |s⟩ and |p⟩ states,  resulting from the interaction with its condensate environment. Further, we investigated the emergence of the non-Markovian features in the system in the presence of a microwave external drive of the Rydberg atom using a stochastic computational technique for non-Markovian open quantum systems [3].

Finally, we extend this to the aggregate case, where one of the atoms in the aggregate is in the state |p⟩, while the rest are in the state |s⟩, resulting in excitation transport via  dipole-dipole interaction [4]. We investigate the effects of non-Markovinity and decoherence on the excitation transport based on an effective model described by a Holstein Hamiltonian, allowing us to set up the dynamics similar to those found in light- harvesting complexes, but at a different time and energy scales.

References:
 1. J. B. Balewski, et. al., ; Nature 502 664 (2013).
 2. S. Rammohan, et. al.,; Phys. Rev. A 103, 063307 (2021).
 3. S. Rammohan, et. al.,; Phys. Rev. A 104, L060202 (2021).
 4. D. W. Schönleber, et. al.,; Phys. Rev. Lett. 114 123005 (2015).

これまでのCHS研究セミナー

5/30(木)に第12回CHS物理学科研究セミナーが開催されますので、下記内容にご興味ある方は是非ご聴講ください。

学内の方は申し込み不要ですので、時間になりましたら直接指定場所にお越しください。学外からいらっしゃる方は、学内者に連絡をとるか、yamamoto.daisuke21[ｱｯﾄﾏｰｸ]nihon-u.ac.jpまでメールしていただいた上でご参加ください。

タイトル：Dressed State Formalism in a Time Box – Constructing an Infrared-Finite S-matrix

概要：Due to the problem of infrared divergence, the S-matrix, which describes scattering processes, is not well-defined in the conventional formulation of quantum field theory. Dressed state formalisms are a strong candidate for constructing the S-matrix. In this talk, I will review the S-matrix and long-range interactions. Then I will propose a dressed state formalism. This formalism can construct a finite S-matrix, at least in quantum electromagnetism. It also encompasses asymptotic symmetry and memory effect, as expected from Strominger’s infrared triangle relation.

これまでのCHS研究セミナー

2/16(金)に第11回CHS物理学科研究セミナーが開催されますので、下記内容にご興味ある方は是非ご聴講ください。

学内の方は申し込み不要ですので、時間になりましたら直接指定場所にお越しください。学外からいらっしゃる方は、学内者に連絡をとるか、yamamoto.daisuke21[ｱｯﾄﾏｰｸ]nihon-u.ac.jpまでメールしていただいた上でご参加ください。

講演者　遠藤 傑氏（NTTコンピュータ＆データサイエンス研究所）
第11回CHS物理学科研究セミナー
日時：2024年2月16日（金）
　　 16:00～17:00
場所：日本大学文理学部 8号館 A105室（物理学科セミナー室）
言語：日本語

タイトル：一般化部分空間展開法

概要：量子コンピュータの大きな課題の1つは、ノイズの影響の制御であることは言うまでもない。そこで、エラーを抑制するための実用的なハードウェアへの負担の少ない量子エラー抑制技術を開発することが極めて重要である。本講演では、量子コンピュータにおける確率的エラー、コヒーレントエラー、アルゴリズムエラーを抑制することができる、量子エラー抑制法の統合フレームワークである一般化量子部分空間展開法を提案する。また、双対蒸留法を用いた一般化量子部分空間展開の効率な実装も提案し、適度なサンプリングオーバーヘッドで2倍のシステムサイズのシミュレーションも可能であることを示す。

1/22(月)に第10回CHS物理学科研究セミナーが開催されますので、下記内容にご興味ある方は是非ご聴講ください。

学内の方は申し込み不要ですので、時間になりましたら直接指定場所にお越しください。学外からいらっしゃる方は、学内者に連絡をとるか、yamamoto.daisuke21[ｱｯﾄﾏｰｸ]nihon-u.ac.jpまでメールしていただいた上でご参加ください。

講演者　田島 裕康氏（電気通信大学大学院情報理工学研究科）
第10回CHS物理学科研究セミナー
日時：2024年1月22日（月）
　　 16:00～17:00
場所：日本大学文理学部 8号館 A105室（物理学科セミナー室）
言語：日本語

タイトル：対称性・不可逆性・量子性の普遍的トレードオフとその応用

概要：対称性は物理学の指導原理の一つであり、一般相対論から物性物理に至るまでの幅広い分野で中心的な役割を果たす。この対称性が量子測定に対しても強力な制限を課す例として、Wigner-Araki-Yanase(WAY)定理が知られている。最近、このWAY定理を拡張して、様々な量子情報処理や熱力学過程、ブラックホール蒸発などに適用可能な不等式を発見した。本講演ではこの不等式の背景と、特に量子重力分野を中心とした応用について説明をする。

吉井 涼輔

山口東京理科大学
第9回CHS物理学科研究セミナー
日時：２０２３年１０月５日（木）
　　　　　１６：００～１７：００
場所：日本大学文理学部 ８号館 レクチャーホール
言語：日本語

タイトル：幾何学的位相と非平衡輸送現象および幾何学的エンジン
概要：パラメータ駆動下における輸送現象に関して、パラメータ空間における幾何学的位相が輸送現象に影響を与えることが知られている。これに関連して、2つの熱浴に接合された量子ドット系において、熱浴と系のハミルトニアンのパラメータを変調することによって非平衡定常状態と異なった幾何学的状態に落ち着くことを発見した。この幾何学的状態では、パラメータを固定した場合に実現される非平衡定常状態との相対エントロピーが負となるため、パラメータ変調のない場合の非平衡定常状態を始状態としてパラメータを変調した状況で時間発展させると仕事を取り出すことが出来る。本講演では一般的な枠組みの説明と不純物アンダーソンモデルを例にとった具体的な計算結果を紹介する。

参考・引用：R.Yoshii and H.Hayakawa, “Demon driven by geometric phase”, Phys. Rev. Research, 5, 033014 (2023).

リンク：https://www.socu.ac.jp/departments/faculty/ryosuke-yoshii.html