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2011 Fiscal Year Annual Research Report

自由確率論における不等式と変分原理の研究

Research Project

Project/Area Number 21540208
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

日合 文雄  東北大学, 大学院・情報科学研究科, 教授 (30092571)

Keywords関数解析学 / 確率論 / 自由確率論 / 作用素環 / 作用素論 / 行列解析 / 量子確率論 / 量子情報理論
Research Abstract

自由エントロピーを基礎に自由確率論の研究を行うとともに,関連して,行列解析,作用素論,量子情報理論について研究した.平成23年度の成果は以下の通りである.
1.安藤・日合は,(0,∞)上の作用素対数凸関数の概念を導入し,それが作用素単調減少関数と同値であることを示し,さらにそれと同値な作用素平均と関連するいくつかの性質を与えた.作用素対数凹関数についても同様に考察した.
2.Mosonyi・日合は,量子α-相対エントロピーが一般化されたカットオフ・レイトで表されることを示し,量子α-相対エントロピーの直接的な操作的解釈を与えた.さらにα-相対エントロピーによって定義されるHolevo容量のいくつかの一般化について考察した.
3.Bourin・日合は,半正定値行列の(ユニタリ不変)対称ノルムに関するいくつかの劣加法性を示すとともに,反ノルムの概念を用いて,Minkowskiの行列式不等式の拡張である優加法性を示した.
4.日合・Mosonyi・Petz-B'enyは,量子相対エントロピーやR'enyi相対エントロピーを含む量子f-ダイバージェンスの劣確率写像の下での単調性とその等号条件について研究した.そのために,(0,∞)上の作用素対数凸関数に対する新しくて有用な積分表示を見つけた.
5.日合・Petzは,正定値行列のなす多様体の上に,平均関数のベキで与えられる核関数によって定義されるリーマン計量について研究した.これらリーマン計量の等距離構造を調べ,測地距離と測地最短線の収束性を考察した.
6.日合・佐野は,(0,∞)上の関数に対する行列凸性と行列単調性をLoewner行列の条件付き負定値性と条件付き正定値性により特徴付けた.有限区間(a,b)上の行列単調関数についても同様な特徴づけを与えた.
7.日合・Petzは,量子情報理論で重要なf-ダイバージェンス,単調計量,量子共分散,χ^2-ダイバージェンスなどの性質が,擬エントロピーを用いて統一的に導かれることを示した.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

自由確率論,量子確率論,作用素・行列解析の3つの観点から研究してきた.当初の目的であった自由確率論に現れる不等式の変分原理の研究は必ずしも十分とはいえないが,関連して研究した作用素・行列解析とその量子情報への応用に関して,多方面で多くの成果を上げることができた.

Strategy for Future Research Activity

本科研費の最終年度においては,量子情報理論・量子確率論の数学的基礎である作用素・行列解析に固有な問題を追求し,これまでの成果をさらに発展させることを主な目標とする.

  • Research Products

    (12 results)

All 2012 2011

All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (5 results)

  • [Journal Article] Loewner matrices of matrix convex and monotone functions2012

    • Author(s)
      F. Hiai and T. Sano
    • Journal Title

      J. Math. Soc. Japan

      Volume: 64 Pages: 343-364

    • DOI

      DOI:10.2969/jmsj/06420343

  • [Journal Article] Riemannian metrics on positive definite matrices related to means. II2012

    • Author(s)
      F. Hiai
    • Journal Title

      Linear Algebra Appl.

      Volume: 436 Pages: 2117-2136

    • DOI

      10.1016/j.laa.2011.10.029

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] From quasi-entropy to various quantum information quantities2012

    • Author(s)
      F.Hiai
    • Journal Title

      Publ.Res.Inst.Math.Sci.

      Volume: 48(印刷中)

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Quantum f-divergences and error correction2011

    • Author(s)
      F. Hiai, M. Mosonyi, D. Petz and C. Beny
    • Journal Title

      Rev. Math. Phys

      Volume: 23 Pages: 691-747

    • DOI

      DOI:10.1142/S0129055X11004412

  • [Journal Article] Norm and anti-norm inequalities for positive semi-definite matrices2011

    • Author(s)
      J.-C. Bourin and F. Hiai
    • Journal Title

      Internat. J. Math

      Volume: 22 Pages: 1121-1138

    • DOI

      DOI:10.1142/S0129167X1100715X

  • [Journal Article] Operator log-convex functions and operator means2011

    • Author(s)
      T. Ando and F. Hiai
    • Journal Title

      Math. Ann

      Volume: 350 Pages: 611-630

    • DOI

      DOI:10.1007/s00208-010-0577-4

  • [Journal Article] On the quantum R'enyi relative entropies and related capacity formulas2011

    • Author(s)
      M.Mosonyi
    • Journal Title

      IEEE Trans.Inform.Theory

      Volume: 57 Pages: 2474-2487

    • DOI

      10.1109/TIT.2011.2110050

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Convexity of quasi-entropy type functions : Lieb's and Ando's convexity theorems revisited2012

    • Author(s)
      F.Hiai
    • Organizer
      International Workshop on Anomalous Statistics, Generalized Entropies, and Information Geometry
    • Place of Presentation
      Nara Women's University, Nara, Japan(招待講演)
    • Year and Date
      20120306-20120310
  • [Presentation] Jensen and Minkowski type inequalities for operator means (joint work with J.-C.Bourin)2011

    • Author(s)
      F.Hiai
    • Organizer
      14th Workshop "Non-commutative Harmonic Analysis"
    • Place of Presentation
      The Mathematical Research and Conference Center, Bedlewo, Poland(招待講演)
    • Year and Date
      20110925-20111001
  • [Presentation] Toward the final version of Lieb-Ando concavity2011

    • Author(s)
      日合文雄
    • Organizer
      研究集会「スペクトル,数域などの作用素の幾何的特性量を用いた作用素の構造研究」
    • Place of Presentation
      京都大学,数理解析研究所(招待講演)
    • Year and Date
      2011-11-15
  • [Presentation] Higher order extension of L"owner's theory : Operator k-tone functions2011

    • Author(s)
      日合文雄
    • Organizer
      作用素論・作用素環論研究集会
    • Place of Presentation
      琉球大学,50周年記念館(招待講演)
    • Year and Date
      2011-11-04
  • [Presentation] Free energy density in one-dimensional spin chains2011

    • Author(s)
      F.Hiai
    • Organizer
      Summer school on "Non-equilibrium statistical mechanics"
    • Place of Presentation
      Centre de recherches math'ematiques, Montr'eal, Canada(招待講演)
    • Year and Date
      2011-07-20

URL: 

Published: 2013-06-26  

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