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量子系のエンタングルメントと幾何学に関する情報理論的研究

研究課題

研究課題/領域番号 18K03474
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分13010:数理物理および物性基礎関連
研究機関東北大学 (2020)
仙台高等専門学校 (2018-2019)

研究代表者

松枝 宏明  東北大学, 工学研究科, 教授 (20396518)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2020年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2019年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2018年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワードエンタングルメント / 情報幾何学 / 量子古典変換 / ホログラフィー原理 / くりこみ群 / 特異値分解 / テンソルネットワーク / スピン相関行列 / 情報幾何 / 量子エンタングルメント / ホログラフィー / ウェーブレット
研究成果の概要

量子臨界系と古典的一般相対論の双対性(ホログラフィー原理)は,様々な物理分野の共通課題を含む非常に基礎的な研究課題である.この背景を情報幾何学・数理物理・物性物理などの異分野横断的観点から明らかにしたいということが本研究の大きな目的である.この実現のために,(1)特異値分解の機能性とホログラフィー原理の研究,(2)情報幾何学による量子古典変換理論の構築,の2つの具体的課題について研究を行い,一定の成果を得た.特に(1)に関しては,量子系の相関関数の族の情報の特異値分解(主成分解析)から波動関数が復元・推測できることが分かり,この成果が量子古典変換メカニズムの理解に貢献できることが分かった.

研究成果の学術的意義や社会的意義

情報に関わる研究は現代の最重要テーマの一つである.AIや深層学習は現代技術社会における必須の技術であり,また量子コンピュータは国家的な戦略課題でもある.それと並行して,基礎科学の大きな革新である次世代物理学の構築にも量子情報理論の観点は本質的な役割を果たすと考えられている.本研究は極めて数理物理的な基礎研究ではあるものの,このような非常に広い視点から後者に貢献すべき堅実な研究成果であり,そこに学術的・社会的意義があると考えられる.

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 2件、 招待講演 4件)

  • [雑誌論文] Quantum Singular Value Decomposition of Spin Correlation Matrix in One-Dimensional Heisenberg Model2021

    • 著者名/発表者名
      Kohei Ohgane, Tatsuya Kumamoto, Hiroaki Matsueda
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 90 号: 5 ページ: 054001-054001

    • DOI

      10.7566/jpsj.90.054001

    • NAID

      40022563504

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Image-processing the topological charge density in the CP(N-1) model2020

    • 著者名/発表者名
      Yuya Abe, Kenji Fukushima, Yoshimasa Hidaka, Hirokai Matsueda, Koichi Murase, Shoichi Sasaki
    • 雑誌名

      Progress of Theoretical and Experimental Physics

      巻: 013D02 号: 1 ページ: 1-19

    • DOI

      10.1093/ptep/ptz134

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Information-Theoretical Approaches to Measurement and Control of Novel Quantum Excitations in Condensed Matter2021

    • 著者名/発表者名
      松枝宏明
    • 学会等名
      第62回黎明研究会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 環境及び励起光と結合した量子ビット系に対するエンタングルメントによる固有状態の分類2021

    • 著者名/発表者名
      松枝宏明,井出恕也,石田邦夫
    • 学会等名
      日本物理学会第75回年次大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] ゲージ重力対応の情報幾何学的研究-古典座標の量子対応物に関する検討-2020

    • 著者名/発表者名
      松枝宏明
    • 学会等名
      日本物理学会2020年秋季大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 特異値分解とウェーブレット変換の比較2020

    • 著者名/発表者名
      松枝宏明,森知生,佐藤健太郎
    • 学会等名
      日本物理学会第75回年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] トポロジカル秩序を持つ系の特異値分解による解析2019

    • 著者名/発表者名
      松枝宏明
    • 学会等名
      日本物理学会2019年秋季大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Singular Value Decomposition & Information Geometry - Information-Theoretical Approaches to Interdisciplinary Physics Research -2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroaki Matsueda
    • 学会等名
      KITS Workshop on "Electron correlation, Quantum Biology and Quantum Information", KITS Beiging
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ホログラフィック原理と情報幾何・エンタングルメント2018

    • 著者名/発表者名
      松枝宏明
    • 学会等名
      東大物性研研究会「量子情報・物性の新潮流-量子技術が生み出す多様な物性と情報処理技術-」
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Singular-Value-Decomposition Study of Holography and Renormalization2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroaki Matsueda
    • 学会等名
      International Conference on Holography, String Theory and discrete Approaches in Hanoi, Institute of Physics, VAST, Hanoi, Vietnam
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Lieb-Liniger模型におけるベーテ仮説と複合励起2018

    • 著者名/発表者名
      及川達希,松枝宏明
    • 学会等名
      日本物理学会秋季大会,同志社大学京田辺キャンパス
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 1次元自由電子系のエンタングルメントスペクトルに対するヘッセ幾何学(Ⅱ)2018

    • 著者名/発表者名
      松枝宏明
    • 学会等名
      日本物理学会秋季大会,同志社大学京田辺キャンパス
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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