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対称性と情報幾何に基づく量子重力・量子物性の探求

公募研究

研究領域極限宇宙の物理法則を創る-量子情報で拓く時空と物質の新しいパラダイム
研究課題/領域番号 22H05250
研究種目

学術変革領域研究(A)

配分区分補助金
審査区分 学術変革領域研究区分(Ⅱ)
研究機関電気通信大学

研究代表者

田島 裕康  電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 助教 (60757897)

研究期間 (年度) 2022-06-16 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2023年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
キーワード量子情報 / 量子重力 / 量子ブラックホール / 対称性 / ブラックホール / 不可逆性 / リソース理論 / 量子情報理論 / 物性理論
研究開始時の研究の概要

最近発見された、対称性・不可逆性・量子性の間に普遍的に成立するトレードオフ構造をさらに深めることで、量子重力及び物性理論における理解を深めることを目標とする。この定理は、対称性を守るダイナミクスと、対応する保存量の量子揺らぎの組み合わせで、どのような量子過程が実現可能で、どのようなものが不可能かを判別することが可能になっている。この定理を拡張し、量子重力および物性理論において有用な定理を複数見出すことを目指す。

研究実績の概要

第二年度である今年度は、前年度に得られた対称性・不可逆性・量子性のトレードオフを用いた応用を探していくことを計画していた。第一にOTOCなどをはじめとしたスクランブリング指標が、対称性があるとき・ないときで時間変化にどのような違いがあるかを調べる応用を目指す。この時同時に、任意の誤差指標でのWigner-Araki-Yanase定理を得られると期待できるので、これを得ることを期待していた。この目標は無事達成され、目的とする任意の誤差や擾乱、OTOCに対してWigner-Araki-Yanase定理を得ることができた。また、前年度に得た結果をpublishを順次していき、PRL3本を含む6本の論文をpublishすることができた。特にWigner-Araki-Yanase定理の連続量拡張を与えたPRL論文では、該当分野のlong standing open problemを解決し、これによってfeatured in physicsにも選ばれた。

現在までの達成度 (段落)

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(1件)
  • 2023 実績報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2024 2023 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 1件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 2件、 招待講演 3件)

  • [国際共同研究] Nanyang Technological University(シンガポール)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [雑誌論文] Universal Sampling Lower Bounds for Quantum Error Mitigation2023

    • 著者名/発表者名
      Takagi Ryuji、Tajima Hiroyasu、Gu Mile
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 131 号: 21 ページ: 210602-210602

    • DOI

      10.1103/physrevlett.131.210602

    • 関連する報告書
      2023 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] Wigner-Araki-Yanase Theorem for Continuous and Unbounded Conserved Observables2023

    • 著者名/発表者名
      Kuramochi Yui、Tajima Hiroyasu
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 131 号: 21 ページ: 210201-210201

    • DOI

      10.1103/physrevlett.131.210201

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Beyond i.i.d. in the Resource Theory of Asymmetry: An Information-Spectrum Approach for Quantum Fisher Information2023

    • 著者名/発表者名
      Yamaguchi Koji、Tajima Hiroyasu
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 131 号: 20 ページ: 200203-200203

    • DOI

      10.1103/physrevlett.131.200203

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Fisher information matrix as a resource measure in the resource theory of asymmetry with general connected-Lie-group symmetry2023

    • 著者名/発表者名
      Kudo Daigo、Tajima Hiroyasu
    • 雑誌名

      Physical Review A

      巻: 107 号: 6 ページ: 062418-062418

    • DOI

      10.1103/physreva.107.062418

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Smooth Metric Adjusted Skew Information Rates2023

    • 著者名/発表者名
      Yamaguchi Koji、Tajima Hiroyasu
    • 雑誌名

      Quantum

      巻: 7 ページ: 1012-1012

    • DOI

      10.22331/q-2023-05-22-1012

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Switching the function of the quantum Otto cycle in non-Markovian dynamics: Heat engine, heater, and heat pump2023

    • 著者名/発表者名
      Ishizaki Miku、Hatano Naomichi、Tajima Hiroyasu
    • 雑誌名

      Physical Review Research

      巻: 5 号: 2 ページ: 023066-023066

    • DOI

      10.1103/physrevresearch.5.023066

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Wigner-Araki-Yanase定理の発展とその周辺: 対称性がダイナミクスにもたらす普遍的制限2024

    • 著者名/発表者名
      田島裕康
    • 学会等名
      第10回QUATUO研究会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 量子ゲートおよび量子熱機関に対するコヒーレンスの影響の研究2024

    • 著者名/発表者名
      田島裕康
    • 学会等名
      日本物理学会 2024年春季大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Universal trade-off structure between symmetry, irreversibility and quantum coherence2023

    • 著者名/発表者名
      Hiroyasu Tajima
    • 学会等名
      XV. International Workshop LIE THEORY AND ITS APPLICATIONS IN PHYSICS
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Universal trade-off structure between symmetry, irreversibility and quantum coherence2023

    • 著者名/発表者名
      Hiroyasu Tajima
    • 学会等名
      Quantum Thermodynamics 2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2022-06-20   更新日: 2024-12-25  

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