| 研究課題/領域番号 |
19K03838
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分15010:素粒子、原子核、宇宙線および宇宙物理に関連する理論
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
堀田 昌寛 東北大学, 理学研究科, 助教 (60261541)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2019年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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| キーワード | 漸近的対称性 / 時空測定の相補性 / ホーキング輻射 / レゲット＝ガーグ不等式 / 機械学習 / 一般相対論 / 量子重力 / ブラックホール / 量子情報 / 深層学習 / 曲がった時空 / 量子測定理論 / 量子カオス / 量子情報物理学 / エンタングルメント |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究ではブラックホールの量子情報物理学を深化させることを目的とする。事象の地平面上のミクロ状態を生むソフトヘア、量子場の零点振動の自由度を採り入れたブラックホール蒸発を記述する新しい量子多体系モデルを構築し、時空の局所性を保った量子情報の解放機構を研究する。また古典及び量子的な計量場や時空曲率の測定機数理モデルを導入して、ソフトヘア電荷に対する新しい量子測定理論の構築を行う。この測定の原理的効率上限の探究のために、測定機間の量子もつれだけでなく、量子的な深層学習機能も測定機内部に採り入れる。多数連携させて作る量子深層学習を伴う測定機の研究はこれまでになく、その独自性は高い。
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| 研究実績の概要 |
量子時空の測定理論構築に向けて、ブラックホールやリンドラー時空の地平面近くの漸近的対称性の研究を行った。真空中を加速度運動する測定機は熱浴を観測するというウンルー効果と同様に、漸近的対称性の生成子としての物理量（観測量）は運動する時計群が成す計量測定機を通じて、観測者に対して実在化するという仮説を、国際会議の招待講演で発表をし、海外の大学における滞在において共同研究を開始している。特にオーストラリアのマッコリー大学の一般相対論の研究グループなどとともに、地平面近傍のsupertranslation(ST)とsuperdilatation(SD)という２つの対称性が計量測定機において同時観測できない古典一般相対論における新しい相補性概念を研究した。これは量子力学における点粒子の位置と運動量が同時測定できないという相補性概念と類似した状況になっている。古典時空や一般相対論も本来は量子時空（量子重力）理論のある古典領域の状態の振る舞いを記述しているのは確実であり、その量子性の名残として、STとSDの間の相補性が現れてくると予想される。この仮定は、未知のままである量子重力理論の測定理論構築の上で非常に大きな示唆を与えており、今後の研究の進展への期待が大きくなっている。この研究は2023年度中には終わらず、現在も継続中である。また膨張する量子ホール系エッジ電流を使った量子宇宙シミュレータの実験で、ホーキング輻射の観測を予言した。またその量子性を確認できる１つのツールとしてのレゲット＝ガーグ不等式の新しい定式化を行った。数学の一般確率論の枠組みの中に、仮想的なマクロ実在を記述する空間を作り、その中に量子力学の体系を埋め込むことで、理想的なマクロ実在論の定式化を行い、論文にまとめて発表をしている。特に量子的状態の構成に関して、これまでにはなかった機械学習的手法を取り込むことに成功をした。
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