| 研究課題/領域番号 |
18K13475
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分13010:数理物理および物性基礎関連
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| 研究機関 | 国立研究開発法人理化学研究所 |
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研究代表者 |
桑原 知剛 (桑原知剛) 国立研究開発法人理化学研究所, 革新知能統合研究センター, 研究員 (70757773)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2021年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2020年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2019年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2018年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | ハミルトニアン複雑性 / 量子もつれ / 長距離相互作用系 / 量子コンピュータ / リープ・ロビンソン限界 / 境界則 / テンソルネットワーク / 熱平衡状態 / 有限温度 / クラスタリング定理 / 長距離量子もつれ / 量子多体系 / 情報 / エンタングルメント / 計算複雑性 / 基底状態 / 密度行列繰り込み群法 / Area law conjecture / 情報理論 / 量子情報 / トポロジカル秩序 / 量子シミュレーション / 量子ギブスサンプリング / エントロピー / 多体問題 / 縮約アルゴリズム |
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| 研究成果の概要 |
量子多体系のシミュレーションの計算複雑性を明らかにする分野はハミルトニアン複雑性と呼ばれている。本研究では一貫してハミルトニアン複雑性における未解決問題の解決に取り組んできた。これまでの期間で、固有状態熱化仮説(ETH)、エンタングルメントの境界則、長距離相互作用する系のLieb-Robinson限界、相互作用するボソン系におけるLieb-Robinson限界、熱平衡系におけるエンタングルメントに関する新しい境界則、ハミルトニアン学習のサンプル複雑性の解決、などの研究成果をはじめとして、主要な国際会議に多数、また物理学のトップジャーナルに10本(うち9本は主要著者)として採択されている。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
ハミルトニアン複雑性は物理学と計算機科学の境界領域を取り扱っており、計算機科学の概念を用いて、情報論的観点で量子多体系の原理を解明することを目指している。とりわけ、近年実用化されつつあるNISQ型の量子コンピュータ(誤り訂正機能のない小型の量子コンピュータ)を用いた量子アルゴリズムの開発やその精度解析の観点から、ハミルトニアン複雑性は量子情報分野において最も重要な研究対象の一つとなっている。本研究では、量子多体物理における数多くの重要な問題に対して、情報論的な構造の制約を明らかにして、その制約を用いた精度保証のあるアルゴリズム開発を行った。
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