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量子群の表現による量子情報理論の研究

研究課題

研究課題/領域番号 17K18734
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
研究分野 解析学、応用数学およびその関連分野
研究機関京都大学

研究代表者

COLLINS Benoit  京都大学, 理学研究科, 教授 (20721418)

研究期間 (年度) 2017-06-30 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2019年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2018年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2017年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
キーワードquantum information / quantum groups / 自由確率論 / 量子情報理論 / 量子群 / 表現論 / 量子情報 / representation theory / free probability / Quantum Information / Quantum groups
研究成果の概要

本研究課題は、群や量子群の対称性を通して得られる量子チャネルの性質の研究である。BrannanやYounなどの共同研究者とともに、コンパクト量子群のrapid decayの性質を用いて、高度にエンタングルドな量子チャネルを構成し、その性質を研究した。また、Cadilhacと共同で、量子エクスパンダーの問題から着想を得て、自由独立性の特徴づけの研究を行った。一方、私の元博士課程の学生であるSapraとAl Nuwairanとともに、equivariant quantum groupsについて研究した。Bardetと共同で、、U(n)-同変写像によってすべての正値性が判定できることを証明した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究課題は既存研究がランダム行列などを用いた手法である意味、「偶発的に」量子情報理論で必要なものを構成していたのに対して、量子群を用いて、明示的な構成を提案し、今までに得られなかった深い結果を与えた。量子情報理論は古くから研究があるが、量子コンピュータなどに関連し、注目が高まり、理論の側面だけでなく応用の側面からも、より詳細な量子の世界の描像が求められている。今後の量子情報理論の応用のため、より深い世界を明示的に見せたことは量子の可能性を広げ、より汎用的かつ意義深く、社会に大きく貢献する量子的な手法を作り出す土台の一部になることが期待され、大きな意義があると思われる。

報告書

(6件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (67件)

すべて 2022 2021 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (5件) 雑誌論文 (21件) (うち国際共著 16件、 オープンアクセス 5件、 査読あり 17件) 学会発表 (38件) (うち国際学会 9件、 招待講演 37件) 備考 (3件)

  • [国際共同研究] University of Waterloo(カナダ)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [国際共同研究] NYU(米国)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [国際共同研究] Seoul National University(韓国)

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [国際共同研究] CNRS(フランス)

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [国際共同研究] University of Waterloo(カナダ)

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Matrix models for cyclic monotone and monotone independences2022

    • 著者名/発表者名
      Benoit Collins, Felix Leid, Noriyoshi Sakuma
    • 雑誌名

      arXiv

      巻: 2202.11666

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Projections of Orbital Measures and Quantum Marginal Problems2021

    • 著者名/発表者名
      Benoit Collins, Colin McSwiggen
    • 雑誌名

      arXiv

      巻: 2112.13908

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] On spectral distribution of sample covariance matrices from large dimensional and large k-fold tensor products2021

    • 著者名/発表者名
      Benoit Collins, Jianfeng Yao, Wangjun Yuan
    • 雑誌名

      arXiv

      巻: 2112.05995

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] The Weingarten Calculus2021

    • 著者名/発表者名
      Benoit Collins, Sho Matsumoto, Jonathan Novak
    • 雑誌名

      arXiv

      巻: 2109.1489

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Matrix models for $\varepsilon$-free independence2021

    • 著者名/発表者名
      Ian Charlesworth, Benoit Collins
    • 雑誌名

      Arch. Math. (Basel)

      巻: 116 号: 5 ページ: 585-600

    • DOI

      10.1007/s00013-020-01569-7

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Automorphism-invariant positive definite functions on free groups2020

    • 著者名/発表者名
      Collins Benoit, Magee Michael, Puder Doron
    • 雑誌名

      Proceedings of the 27th International Conference in Operator Theory

      巻: 1

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Temperley-Lieb Quantum Channels2020

    • 著者名/発表者名
      Brannan Michael、Collins Benoit、Lee Hun Hee、Youn Sang-Gyun
    • 雑誌名

      Communications in Mathematical Physics

      巻: 376 号: 2 ページ: 795-839

    • DOI

      10.1007/s00220-020-03731-2

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Characterization of Equivariant Maps and Application to Entanglement Detection2020

    • 著者名/発表者名
      Bardet Ivan、Collins Benoit、Sapra Gunjan
    • 雑誌名

      Annales Henri Poincare

      巻: 21 号: 10 ページ: 3385-3406

    • DOI

      10.1007/s00023-020-00941-1

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Universal consistency of the k-NN rule in metric spaces and Nagata dimension2020

    • 著者名/発表者名
      Collins Benoit、Kumari Sushma、Pestov Vladimir G.
    • 雑誌名

      ESAIM: Probability and Statistics

      巻: 24 ページ: 914-934

    • DOI

      10.1051/ps/2020018

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Entanglement and the Temperley-Lieb category2020

    • 著者名/発表者名
      Brannan Michael、Collins Benoit
    • 雑誌名

      Contemp. Math.

      巻: 747 ページ: 27-50

    • DOI

      10.1090/conm/747/15037

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Eigenvalues of random lifts and polynomials of random permutation matrices2019

    • 著者名/発表者名
      Bordenave、Collins
    • 雑誌名

      Annals of Mathematics

      巻: 190 号: 3 ページ: 811-875

    • DOI

      10.4007/annals.2019.190.3.3

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] The PPT square conjecture holds generically for some classes of independent states2018

    • 著者名/発表者名
      Collins Benoit、Yin Zhi、Zhong Ping
    • 雑誌名

      Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical

      巻: 51 号: 42 ページ: 425301-425301

    • DOI

      10.1088/1751-8121/aadd52

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] On a family of linear maps fromMn(C)toMn2(C)2018

    • 著者名/発表者名
      Collins Benoit、Osaka Hiroyuki、Sapra Gunjan
    • 雑誌名

      Linear Algebra and its Applications

      巻: 555 ページ: 398-411

    • DOI

      10.1016/j.laa.2018.06.011

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Free probability for purely discrete eigenvalues of random matrices2018

    • 著者名/発表者名
      COLLINS Benoit、HASEBE Takahiro、SAKUMA Noriyoshi
    • 雑誌名

      Journal of the Mathematical Society of Japan

      巻: 70 号: 3 ページ: 1111-1150

    • DOI

      10.2969/jmsj/77147714

    • NAID

      130007420328

    • ISSN
      0025-5645, 1881-1167, 1881-2333
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Semiclassical asymptotics of $$\mathbf {GL}_N({\mathbb {C}})$$GLN(C) tensor products and quantum random matrices2018

    • 著者名/発表者名
      Collins Benoit、Novak Jonathan、Sniady Piotr
    • 雑誌名

      Selecta Mathematica

      巻: 24 号: 3 ページ: 2571-2623

    • DOI

      10.1007/s00029-017-0387-6

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Dual bases in Temperley-Lieb algebras, quantum groups, and a question of Jones2018

    • 著者名/発表者名
      Brannan Michael、Collins Benoit
    • 雑誌名

      Quantum Topology

      巻: 9 号: 4 ページ: 715-748

    • DOI

      10.4171/qt/118

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Haagerup's inequality and additivity violation of the Minimum Output Entropy2018

    • 著者名/発表者名
      Collins Benoit
    • 雑誌名

      Houston Journal of Mathematics

      巻: 1 ページ: 253-261

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Random and Free Positive Maps with Applications to Entanglement Detection2017

    • 著者名/発表者名
      Benoit Collins、Patrick Hayden、Ion Nechita
    • 雑誌名

      International Mathematics Research Notices

      巻: 3 ページ: 869-894

    • DOI

      10.1093/imrn/rnw054

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Convex set of quantum states with positive partial transpose analysed by hit and run algorithm2017

    • 著者名/発表者名
      Szymanski Konrad、Collins Benoit、Szarek Tomasz、Zyczkowski Karol
    • 雑誌名

      Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical

      巻: 50 号: 25 ページ: 255206-255206

    • DOI

      10.1088/1751-8121/aa70f5

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Weingarten calculus via orthogonality relations: new applications2017

    • 著者名/発表者名
      Collins Benoit, Matsumoto, Sho
    • 雑誌名

      ALEA. Latin American Journal of Probability and Mathematical Statistics

      巻: 14 ページ: 631-656

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] The accessibility of convex bodies and derandomization of the hit and run algorithm2017

    • 著者名/発表者名
      Collins Benoit, Kousha Termeh, Kulik Rafal, Szarek Tomasz, Zyczkowski, Karol
    • 雑誌名

      Journal of Convex Analysis

      巻: 24 ページ: 903-916

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Strong convergence for random tensors2022

    • 著者名/発表者名
      Benoit Collins
    • 学会等名
      conference on random tensors (online)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] An overview of Random Matrix Theory and its applications2022

    • 著者名/発表者名
      Benoit Collins
    • 学会等名
      FoPM Seminar Tokyo U (online)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] A metric characterization of freeness2022

    • 著者名/発表者名
      Benoit Collins
    • 学会等名
      QGS: Quantum Groups Seminar (online)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] An introduction to Weingarten calculus2021

    • 著者名/発表者名
      Benoit Collins
    • 学会等名
      the group of theoretical physics in Krakow
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] A metric characterization of freeness2021

    • 著者名/発表者名
      Benoit Collins
    • 学会等名
      Recent Developments in Operator Algebras
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] On the norm convergence of multi matrix random matrix models2021

    • 著者名/発表者名
      Benoit Collins
    • 学会等名
      International Workshop on Operator Theory and its Applications
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] On the operator norm of tensors2021

    • 著者名/発表者名
      Benoit Collins
    • 学会等名
      Structured Random Matrices in Down Under: New Developments and Applications
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Weingarten calculus for tensors2021

    • 著者名/発表者名
      Benoit Collins
    • 学会等名
      Tensors and applications
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Matrix models for non-commutative rational functions2021

    • 著者名/発表者名
      Benoit Collins
    • 学会等名
      Global NCG Seminar
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] A metric characterization of freeness2021

    • 著者名/発表者名
      Benoit Collins
    • 学会等名
      Operator Algebras and Operator Theory Seminar - SNU
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] On the operator norm of random matrices2021

    • 著者名/発表者名
      Benoit Collins
    • 学会等名
      MSJ Spring Meeting 2021
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Generalized strong convergence iid random unitaries.2021

    • 著者名/発表者名
      Benoit Collins
    • 学会等名
      Functional Analysis Seminar - UCLA (online)
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Matrix integrals in a tensor setup2021

    • 著者名/発表者名
      Benoit Collins
    • 学会等名
      OIST Workshop ”Quantum Math, Singularities and Applications”
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Regularized quantities for quantum channels involving free groups2020

    • 著者名/発表者名
      Benoit Collins
    • 学会等名
      CIRM
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Tensor powers of linear maps and applications to quantum information2020

    • 著者名/発表者名
      Benoit Collins
    • 学会等名
      Recent Developments in Operator Algebras - RIMS
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Strong asymptotic freeness for random tensors of unitaries2019

    • 著者名/発表者名
      Benoit Collins
    • 学会等名
      Probability seminar - Princeton.
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Strong asymptotic freeness for random tensors of unitaries2019

    • 著者名/発表者名
      Benoit Collins
    • 学会等名
      Probability and Mathe- matical Physics Seminar - NYU
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Regularized minimum output entropy and generalized Haagerup inequalities2019

    • 著者名/発表者名
      Benoit Collins
    • 学会等名
      Colloquium - Kaohsiung
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Norm estimates for polynomials in random permutations2019

    • 著者名/発表者名
      Benoit Collins
    • 学会等名
      Probability seminar - Academia Sinica - Taipei
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Strong convergence for random permutations2019

    • 著者名/発表者名
      Benoit Collins
    • 学会等名
      Colloquium - Melbourne
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Strong convergence for random permutations and random tensors2019

    • 著者名/発表者名
      Benoit Collins
    • 学会等名
      Japanese-German Open Conference on Stochastic Analysis - Fukuoka
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Strong convergence for random permutations and random tensors2019

    • 著者名/発表者名
      Benoit Collins
    • 学会等名
      WPI 2019 - Hong Kong
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Equivariance and application to entanglement detection2019

    • 著者名/発表者名
      Benoit Collins
    • 学会等名
      Interactions between Noncom- mutative Analysis and Quantum Information Theory - Harbin
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Strong Asymptotic Freeness for Random Permutations and Random Tensors2019

    • 著者名/発表者名
      Benoit Collins
    • 学会等名
      NYUS - Shanghai
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Non commutative probability and the Connes embedding problem2019

    • 著者名/発表者名
      Benoit Collins
    • 学会等名
      University of Oslo
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] The PPT2 square conjecture holds generically2019

    • 著者名/発表者名
      Benoit Collins
    • 学会等名
      Chula University Bangkok
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] strong freeness for random tensors2019

    • 著者名/発表者名
      Benoit Collins
    • 学会等名
      UC Berkeley
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Strong convergence for random permutations2018

    • 著者名/発表者名
      Benoit Collins
    • 学会等名
      HKUST (Hong Kong)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Strong convergence for random permutations2018

    • 著者名/発表者名
      Benoit Collins
    • 学会等名
      UCLA (IPAM)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Random permutations and quantum information theory2018

    • 著者名/発表者名
      Benoit Collins
    • 学会等名
      Oberwolfach
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Strong convergence for random permutations2018

    • 著者名/発表者名
      Benoit Collins
    • 学会等名
      Ottawa
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] The PPT2 square conjecture holds generically2018

    • 著者名/発表者名
      Benoit Collins
    • 学会等名
      Nagoya
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Random permutations and quantum information theory2018

    • 著者名/発表者名
      Benoit Collins
    • 学会等名
      Okinawa (OIST)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Strong convergence for random permutations2018

    • 著者名/発表者名
      Benoit Collins
    • 学会等名
      Paris 6, France
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Introduction to Weingarten calculus2017

    • 著者名/発表者名
      Benoit Collins
    • 学会等名
      CIMPA spring school, Settat, Morocco
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Free probability for purely discrete eigenvalues of random matrices2017

    • 著者名/発表者名
      Benoit Collins
    • 学会等名
      Park City, PCMI, USA
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] MOE estimates for quantum channels arising from random isometries and free probability2017

    • 著者名/発表者名
      Benoit Collins
    • 学会等名
      IHP, Paris, France
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Strong convergence for random permutations2017

    • 著者名/発表者名
      Benoit Collins
    • 学会等名
      Orsay, Paris, France
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [備考] Benoit Collins' homepage

    • URL

      https://www.math.kyoto-u.ac.jp/~collins/

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [備考] Webpage of Benoit Collins

    • URL

      https://www.math.kyoto-u.ac.jp/~collins/

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [備考] Benoit Collins' website

    • URL

      https://www.math.kyoto-u.ac.jp/~collins/

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書 2018 実施状況報告書 2017 実施状況報告書

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公開日: 2017-07-21   更新日: 2023-01-30  

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