2023 Fiscal Year Annual Research Report
Quantum Information theoretical analysis of one-dimensional tensor network
Publicly Offered Research
| Project Area | The Natural Laws of Extreme Universe--A New Paradigm for Spacetime and Matter from Quantum Information |
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| Project/Area Number |
22H05254
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
加藤 晃太郎 名古屋大学, 情報学研究科, 助教 (40895819)
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| Project Period (FY) |
2022-06-16 – 2024-03-31
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| Keywords | テンソルネットワーク / 量子情報理論 / 行列積状態 / エンタングルメント |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は，１次元スピン系の混合量子状態を表すテンソルネットワークである行列積密度演算子（MPDO）の解析を引き続き行った．前年度はMPDOの繰り込み操作の開発において，自由度の削減条件が，縮約密度行列が完全混合状態になっている場合のみ分かっていたが，本年度はこの結果を一般化し，任意の（MPDOを含む）二体混合状態に対して情報を失うことなく削減できる自由度の下限を解析的に明らかにした．定理の証明では量子数理統計の分野で知られた情報処理不等式の等号達成条件の新たな結果と，量子誤り訂正理論の結果を組み合わせた．この結果は複数の国際学会において発表し，現在論文として査読審査中にある．
得られた結果を元にMPDOの圧縮下限を調べたところ，古典的なMPDOにおいても系のサイズによらない圧縮が不可能な例が見つかった．このことは，一般のMPDOにおいてはCiracらの先行研究で導入された繰り込み固定点に収束するような操作が存在しないことを意味する．逆に，繰り込み操作が収束するMPDOはMPDOの中でも特別な構造を持ち，弱Hopf代数で特徴づけられる大局的な対称性を持つことが分かってきた．これらの結果は現在論文としてまとめている状況である．繰り込み操作が常に収束する純粋状態と異なり，混合状態が常に繰り込み可能であるとは限らないことは研究の進展を遅らせることとなったが，弱Hopf代数との新たな繋がりが分かったことにより，当初の想定よりも数理的に興味深い結果となった．
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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