| 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 | ブラックホール / 量子宇宙 / 量子重力 / 量子情報 / 量子測定理論 / 機械学習 / 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 / 一般相対論 / 深層学習 / 曲がった時空 / 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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| 研究成果の概要 |
本研究の成果は以下のようにまとめられる。①量子スイッチの解析によりSN比に関する不等式を導出。②ブラックホールの動的鏡モデルにおけるホーキング粒子の純粋化パートナーの公式導出や量子カオス系における量子情報カプセルの研究。③漸近的対称性に関する研究で新たな対称性や量子情報の生成子を発見。④量子測定理論の構築に向けた機械学習の研究や超弦理論における機械学習の役割についての提案。⑤計量測定機による漸近的対称性の生成子の相補性仮説と量子宇宙シミュレータに関する予言などを行った。⑥マクロ実在性に関するレゲット＝ガーグ不等式の新しい定式化とその機械学習に基づいた量子状態生成のプロトコルを開発。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
現在まで量子時空を記述する完成された量子重力理論は存在していないが、その１つの理由として量子時空の量子測定理論の欠如が挙げられる。この分野はほとんど未開拓であるが、本研究の成果によってそのような量子測定理論の性質の一部は明らかになった。特に時空の計量テンソルを測定する計量測定機の概念は重要であり、例えばブラックホールの地平面上に現れて、ブラックホールの熱的エントロピーの起源になると期待をされているミクロ状態は、観測者依存性をもつ創発的な概念であることがはっきりしてきた。量子的粒子の位置と運動量が同時測定可能でないのと同じように、地平面の物理量の間にも相補的関係があるという示唆は意義が大きい。
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