中里 弘道 (ナカザト ヒロミチ)

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所属

理工学術院 先進理工学部

職名

教授

ホームページ

http://www.hep.phys.waseda.ac.jp/index-j.html

兼担 【 表示 / 非表示

  • 理工学術院   大学院先進理工学研究科

学内研究所等 【 表示 / 非表示

  • 2020年
    -
    2022年

    理工学術院総合研究所   兼任研究員

学歴 【 表示 / 非表示

  •  
    -
    1985年

    早稲田大学   理工学研究科   物理学及応用物理学専攻  

  •  
    -
    1980年

    早稲田大学   理工学部   応用物理学科  

学位 【 表示 / 非表示

  • 早稲田大学   理学博士

経歴 【 表示 / 非表示

  • 2000年
    -
     

    早稲田大学 教授

  • 1995年
    -
    2000年

    早稲田大学 助教授

  • 1987年
    -
    1995年

    琉球大学 助手

  • 1985年
    -
    1987年

    早稲田大学 助手

所属学協会 【 表示 / 非表示

  •  
     
     

    アメリカ物理学会

  •  
     
     

    日本物理学会

 

研究分野 【 表示 / 非表示

  • 素粒子、原子核、宇宙線、宇宙物理にする理論

研究キーワード 【 表示 / 非表示

  • 量子論基礎、素粒子物理学、物性一般(含基礎論)

論文 【 表示 / 非表示

  • Analytic approach to dynamics of the resonant and off-resonant Jaynes-Cummings systems with cavity losses

    Soshun Ozaki, Hiromichi Nakazato

    Physical Review A   103 ( 5 ) 053713 (11 pages)  2021年05月  [査読有り]

    DOI

  • Kolmogorov-Arnold-Moser--stability for conserved quantities in finite-dimensional quantum systems

    Daniel Burgarth, Paolo Facchi, Hiromichi Nakazato, Saverio Pascazio, Kazuya Yuasa

    Physical Review Letters   126 ( 15 ) 150401 (6 pages)  2021年04月  [査読有り]

  • Eternal adiabaticity in quantum evolution

    Daniel Burgarth, Paolo Facchi, Hiromichi Nakazato, Saverio Pascazio, Kazuya Yuasa

    Physical Review A   103 ( 3 ) 032214 (23 pages)  2021年03月  [査読有り]

    DOI

  • Quantum Zeno Dynamics from General Quantum Operations

    Daniel Burgarth, Paolo Facchi, Hiromichi Nakazato, Saverio Pascazio, Kazuya Yuasa

    Quantum   4   289 - 289  2020年07月  [査読有り]

     概要を見る

    We consider the evolution of an arbitrary quantum dynamical semigroup of a finite-dimensional quantum system under frequent kicks, where each kick is a generic quantum operation. We develop a generalization of the Baker-Campbell-Hausdorff formula allowing to reformulate such pulsed dynamics as a continuous one. This reveals an adiabatic evolution. We obtain a general type of quantum Zeno dynamics, which unifies all known manifestations in the literature as well as describing new types.

    DOI

  • Dzyaloshinskii-Moriya and dipole-dipole interactions affect coupling-based Landau-Majorana-St\"uckelberg-Zener transitions

    Roberto Grimaudo, Hiromichi Nakazato, Antonino Messina, Nikolay V. Vitanov

    Physical Review Research   2 ( 43 ) 033092 (9 pages)  2020年07月  [査読有り]

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書籍等出版物 【 表示 / 非表示

  • ペレス 量子論の概念と手法 ---先端研究へのアプローチ---

    丸善  2001年

  • Decoherence and Quantum Measurements

    M. Namiki, S. Pascazio, H. Nakazato( 担当: 共著)

    World Sci. Pub. (Singapore)  1998年

  • 翻訳:「量子力学はこうして生まれた」,ジョン・ヘンドリー著

    丸善  1992年

Misc 【 表示 / 非表示

  • 29aEG-3 反対称化演算子を用いた密度演算子の固有値測定(29aEG 量子エレクトロニクス(量子測定・微小共振器),領域1(原子・分子,量子エレクトロニクス,放射線物理))

    田中 亨, 木村 元, 中里 弘道

    日本物理学会講演概要集   68 ( 1 ) 243 - 243  2013年03月

    CiNii

  • 19aAK-11 量子系の純粋度の最小構成測定方法と量子系の次元(19aAK 量子エレクトロニクス(量子測定),領域1(原子・分子,量子エレクトロニクス,放射線物理))

    田中 亨, 木村 元, 中里 弘道

    日本物理学会講演概要集   67 ( 2 ) 141 - 141  2012年08月

    CiNii

  • クォークグルーオンプラズマ流体の物理と並木先生

    大場 一郎, 中里 弘道, Zinovjev Gennady, 室谷 心, 平野 哲文

    日本物理學會誌   66 ( 4 ) 258 - 269  2011年04月

     概要を見る

    本解説記事は構成が通常の解説記事と異なるため,編集委員会より簡単に説明する.並木美喜雄先生は2010年4月21日に84歳で他界されました.本解説は並木先生の追悼解説記事として,並木先生がその発展に大きく貢献された高エネルギーハドロン・原子核衝突における流体的描像の物理についての最近の発展を,並木先生の功績を交えながら紹介していただいた.第1章では,並木先生に教えを受けた大場氏と中里氏に並木先生の業績について解説していただいた.また,並木先生が1990年代初頭のソ連崩壊後,旧ソ連の物理学者の支援活動を精力的になさっていた関係で,旧ソ連の研究者から感謝の気持ちを伝えたいとのご意向が寄せられ,第2章では,旧ソ連の研究者を代表してZinovjev氏に寄稿していただいた.第3章では,クォークグルーオンプラズマ流体の物理を第一線で研究し,並木先生の教えも受けている,室谷氏,平野氏に解説記事をお願いした.このような構成のため,通常の解説記事よりページ数が多くなっている.

    CiNii

  • An Efficient Scheme to Entangle Distant Qubits from an Arbitrary Mixed State(Quantum Field Theories : Fundamental Problems and Applications)

    湯浅 一哉, 中里 弘道

    素粒子論研究   111 ( 3 )  2005年06月

    CiNii

  • 環境の影響下における量子ゼノン効果(第10回『非平衡系の統計物理』シンポジウム,研究会報告)

    湯浅 一哉, 中里 弘道, 高沢 智子

    物性研究   82 ( 6 ) 924 - 928  2004年09月

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    この論文は国立情報学研究所の電子図書館事業により電子化されました。

    CiNii

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その他 【 表示 / 非表示

  • Dupty Dean of Research Counsil, Waseda University

    2011年06月
     
     
  • 早稲田大学副研究院長(~2014年9月)

    2011年06月
     
     
  • Assistant Dean, Faculty of Science and Engineering, Waseda University (-2008 September)

    2006年09月
     
     
  • 先進理工学部教務主任(~2008年9月)

    2006年09月
     
     

共同研究・競争的資金等の研究課題 【 表示 / 非表示

  • 量子環境物理学

    基盤研究(C)

    研究期間:

    2010年
    -
    2014年
     

     概要を見る

    本研究課題では,外界(環境系)との相互作用下にある注目量子系の物理を,これまで不問に付されてきた感のある環境系のダイナミクスや量子系のコヒーレンスやエンタングルメントといった量子論的特徴の振る舞いを通して解析し,開いた量子系の理解を深化させることにある.今年度は以下のような課題に取り組んだ.
    ・位相相互作用型スピン(量子系)-ボソン(環境)系の厳密解から環境系に対する力学の再吟味に着手しており,マルコフ・非マルコフ性の特徴付けや環境系の緩和時間に関して興味深い結果が得られるものと期待している.また,回転波近似のもとでの準位間遷移型相互作用をする場合のダイナミクスを,全ハミルトニアンの固有値と固有状態を求めるという観点から試みた.基底状態(真空)と第一励起状態のスペクトラムは既知ではあるが,今回,それらの固有状態の完全性(の一部)を示した.
    ・量子系は,純粋度やフォンノイマンエントロピーなど,1体の物理量の

  • スピンチャンネルから量子ドットへのスピンブロッケードとその量子ビットへの応用

    基盤研究(A)

    研究期間:

    2008年
    -
    2010年
     

     概要を見る

    インジウム砒素系化合物半導体と鉄電極界面における界面反応により生成される化合物がスピン注入効率をブロックしていることを界面の相図を調べることにより探索した。鉄系のスピン源を用いて観測されたスピントランジスタの電流振動が理論計算とよく一致していることを確認した。金コロイドを用いるインジウム砒素ナノワイヤの結晶成長の最適化を応用してナノワイヤスピントランジスタを作製し、スピン軌道相互作用に起因すると思われる電流変調を観測した。量子ドットを集積したスピントランジスタ構造の量子計算機デバイスにおいてスピン注入効率が最大40%(実績37%)のFe/InAs強磁性/半導体ハイブリッド系では、スピンチャンネル/量子ドット系による量子もつれの実証はむずかしいこと、60%以上のスピン注入効率で有意差が見られ、80%程度のスピン偏極率があれば、明瞭に量子もつれが観測できることを理論的に予測できた。

  • 量子ダイナミクスと階層性

    基盤研究(C)

    研究期間:

    2006年
    -
    2009年
     

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    本研究課題の全体構想は,力学系の理論的記述にみられる階層性を個々の具体的物理過程でのダイナミクスをより実際の状況に即した形で議論することを通して考察し,その中から異なる階層間を結びつける鍵となる概念を抽出しようというものである.なかでもデコヒーレンスや散逸といった環境系からの擾乱の下での微視的力学系のダイナミクスに関しては,量子論的コヒーレンスの維持あるいは回復に関する新たなアイデアを提案するとともにいくつかの物理的状況に適用し,新たな知見を得ることができた.また場の量子論と量子力学の関係の理解に関しても新しい視点への手がかりを得た.

  • 有限時空系の場の量子論と量子系のダイナミクス

    特定領域研究(B)

    研究期間:

    2001年
    -
    2006年
     

     概要を見る

    研究代表者の大場は,太田とともに,散逸系カオスを確率状態拡散法に基づいて量子化し,量子-古典対応を擬似リアプノフ指数の計算によって定量的に識別するとともに,量子散逸系における半古典近似の開発を試みた.また,Kaneが提案した半導体量子コンピュータに関し,時間に陽に依存したSchrodinger方程式を可能な限り厳密に解いた結果に基づいて,これまでに提案されていた量子演算の構成法では,演算エラーが避けられないことを明らかにした.
    中里・湯浅は量子ゼノン効果について環境自由度を考慮して再吟味し,対象系に頻繁な観測を施すことで“環境系"(有限自由度)が純化される現象(ゼノン型観測による状態純化)を発見し,その応用としてエンタングルメント抽出や量子ビットの初期化の可能性を示した.またLindblad型マスター方程式におけるKraus表示の解の導出法を開発した.
    山中は,研究班メンバーの奥村とともに,中性原子Bose-Einstein凝縮に関し,空間並進対称性の破れた実験状況を考慮し,

  • 量子系の時間発展と場の理論

    基盤研究(C)

    研究期間:

    2002年
    -
    2005年
     

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    本研究期間においては,量子系の時間発展,特に測定操作が量子系に及ぼす本質的影響に関して,従来の研究成果を格段に発展させることができた.
    まず,可解なモデルに基づいた量子系の時間発展の異なる三様式-時間発展初期のガウス型時間発展,続いて現れる指数関数型崩壊形式,長時間領域での幕型崩壊形式-の詳細な解析結果をまとめた.
    続いて,測定操作の及ぼす効果のうち,これまで見過ごされてきた別の側面として,全体系の一部にのみ繰り返された測定操作によって,系の残りの部分が,その初期状態とは関係なく,一定の純粋状態へと移行する機構(状態の「純化」機構)が存在することを明らかにした,我々はこの枠組みをいくつかの簡単な量子系に適用し,最適な純化が実現できるための条件を明らかにした.具体的には,1)複数の2準位系(qubit)から成る複合量子系では,一つのqubitの状態確認によってこれと相互作用している他のqubit系が確かにある純粋状態に導かれることを明らかにした.2)量子

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講演・口頭発表等 【 表示 / 非表示

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特定課題研究 【 表示 / 非表示

  • 新たな知見と視点から探る量子論基礎

    2020年  

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    First, the time evolution of an arbitraryfinite-dimensional quantum system under frequent kicks, where each kick is ageneric quantum operation, has been considered.  We develop a generalization of theBaker-Campbell-Hausdorff formula, allowing to reformulate such pulsed dynamicsas a continuous one.  As a result, weobtain a general type of quantum Zeno dynamics, which unifies all knownmanifestations in the literature as well as describing new types.Second, it has been theoretically demonstratedthat two spins (qubits or qutrits), coupled by exchange interaction,undergo a coupling-based joint Landau-Majorana-Stückelberg-Zenertransition when a linear ramp is applied  to one of the two spins.  Such a transition, under appropriateconditions, drives the two-spin system toward a maximally entangled state.  We have investigated effects, on the quantumdynamics of the two qudits, stemming from the Dzyaloshinskii-Moriya (DM) anddipole-dipole (d-d) interactions, qualitatively and quantitatively.  Since the Hamiltonian of the two spins has a symmetry, an exact treatment of the quantum dynamics is possible.  We have transparently revealed that the DM andd-d interactions generate independent, enhancing or hindering, modifications inthe dynamical behavior predicted for the two spins coupled exclusively by theexchange interaction.

  • 量子2準位系の解析解と量子論基礎

    2019年  

     概要を見る

    On the basis of the recent proposal for the new parametrization of evolution operators for quantum two-level systems, a protocol for explicitly constructing the exact evolution operators generated by 2×2 time-dependent PT-symmetric Hamiltonians is proposed.  Its mathematical applicability is illustrated with the help of appropriate examples. The physical relevance of the proposed approach within gain-loss system scenarios, like two coupled waveguides, is discussed in detail.  On the other hand, in the general framework of mixed states, an explicit bound for bipartite NPT entanglement is derived on the basis of the mixedness characterization of the physical system. The result derived is very general, being based only on the assumption of finite dimensionality. In addition it turns out to be of experimental interest since some purity measuring protocols are known. Exploiting the bound in the particular case of thermal entanglement, a way to connect thermodynamic features to monogamy of quantum correlations is suggested, and some recent results on the subject are given a physically clear explanation.

  • 量子ダイナミクスの新展開

    2018年  

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    In this project, I have examined quantumdynamics of some systems from unique perspectives.  In particular, ourrecent proposal of how to construct solvable quantum models for time-dependenttwo-level systems has been applied to a few quantum systems to obtain newinsights and results. We have considered a quantum two-level system (spin 1/2 particle)under a time-dependent classical magnetic field (semi-classical Rabi system) and succeeded in extending the so-called resonance condition to moregeneral one. Our method is applied to a system of a pair oftwo-level systems interacting to each other under external time-dependentmagnetic fields.  The total dynamics can be reduced to two independenttwo-dimensional subdynamics only if the total Hamiltonian is endowed with asymmetry.  A condition under which a complex quantum four-level system canbe solved analytically has thus been clarified. Our proposal is nothing but a new parametrizationof a solution for time-dependent Hamiltonian systems.  This knowledge hasenabled us to parametrize transition amplitudes between instantaneouseigenstates of time-dependent Hamiltonian for quantum two-level system. The result has been utilized to evaluate the quantum adiabatic condition and wehave clarified what was wrong with the traditional adiabatic condition andderived a correct adiabatic condition.

  • 量子ダイナミクスの新展開

    2016年  

     概要を見る

    In this project, I have examined quantum dynamics of some systems from unique perspectives.  First, our recent proposal of how to construct solvable quantum models for time-dependent two-level systems has been applied to a pair of two-level systems interacting to each other under external time-dependent magnetic fields.  The system is modeled by a general Hamiltonian endowed with a symmetry that enables one to reduce the total dynamics into two independent two-dimensional subdynamics.  Each of the subdynamics is shown to be brought into an exactly solvable form by appropriately engineering the magnetic fields and thus we obtain an exact time evolution of the compound system.  Several physically relevant and interesting quantities are evaluated exactly to disclose intriguing phenomena in such a system.  On the other hand, it has recently been shown that a strong-amplitude-damping process applied locally on a part of a quantum system can have a beneficial effect on the dynamics of the remaining part of the system.  Quantum operations that cannot be implemented without the dissipation become achievable by the action of the strong dissipative process.  Here we generalize this idea by identifying decoherence-free subspaces (DFSs) as the subspaces in which the dynamics becomes more complex.  We characterize the set of reachable operations within the DFSs.  We provide three examples that become fully controllable within the DFSs while the control over the original Hilbert space in the absence of dissipation is trivial.  In particular, we show that the (classical) Ising Hamiltonian is turned into a Heisenberg Hamiltonian by strong collective decoherence, which provides universal quantum computation within the DFSs.

  • 量子論の新展開:基礎物理学のニューフロンティア

    2001年   相澤 洋二, 大場 一郎, 栗原 進, 前田 恵一, 田崎 秀一, 大師堂 経明, 井元 信之, 家 泰弘, 小林 俊一, 佐藤 勝彦, 中村 勝弘, Pascazio, S., Accardi, L., Casati, G., Berry, M.V., Rauch, H.

     概要を見る

    本研究課題は,2002年に開催予定の国際研究集会「早稲田基礎物理学シンポジウム-量子論の新展開-」の企画準備を目的としている.この研究集会では,素粒子のようなミクロな世界から膨張する宇宙まで,広範なスケールでのあらゆる階層の物理現象の中から,特に量子論の基礎とその周辺に焦点を当てて現代基礎物理学の到達点を振り返るとともに,21世紀の基礎物理学の進路を展望する.本研究課題の成果としては,以下に記すような準備のための会合と,関連の準備研究集会(いずれも理工学部内で開催)を設けて,シンポジウムの方向性を定めることができた.準備作業の経緯2001年6月7日 第一回準備会合:国際研究集会を2002年11月13~15日に国際会議場で開催することを決定.組織委員長として大場一郎理工学部教授を選出.会議の名称,招待講演者の可能性等に関して意見交換2001年6月30日 第二回準備会合:学外研究分担者も交えて,会議の骨格作り2001年9月27日~29日 日本-イタリア共同フォーラム 早稲田ワークショップ「量子力学の基礎的問題」に参加2002年1月23日 第三回準備会合:国際研究集会の名称を「早稲田基礎物理学シンポジウム-量子論の新展開-」(英文 "Waseda Symposium on Fundamental Physics --New Perspectives in Quantum Physics--")に決定.Advisory Board,組織委員会及び招待講演候補者の選定と国内準備研究集会を3月に実施することを確認2002年3月18日~19日 国内準備研究集会を開催 2002年3月19日 第四回準備会合:上記研究会を受けて,国内外の招待講演者リスト作成.2002年11月実施に向けた作業の確認

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海外研究活動 【 表示 / 非表示

  • 量子論の基礎にかかわる諸課題の検討

    2019年10月
    -
    2020年03月

    イタリア   Bari University

    イタリア   Palermo University

 

現在担当している科目 【 表示 / 非表示

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