• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2016 年度 実施状況報告書

確率分布にギャップ構造をもつ量子ウォークの長時間極限定理の研究

研究課題

研究課題/領域番号 16K17648
研究機関日本大学

研究代表者

町田 拓也  日本大学, 生産工学部, 助教 (20637144)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード量子ウォーク / 極限分布
研究実績の概要

出版物は、著書1本(ひとつの章を執筆)と論文2本(単著2本)であった。著書は国際科学出版社からの出版であった。論文はいずれも査読付き研究論文であり、国際雑誌から出版された。いずれも量子ウォークの確率分布が、長時間極限においてどのように振舞うかを記述する数学的な解析結果であった。Quantum Information and Computation, Vol.16 No.5&6, pp.515-529 (2016)では、一次元格子上を運動する三状態量子ウォークの確率分布を解析して、長時間極限分布を導出した。その結果、その量子ウォークの確率分布には、ギャップ構造と局在化が同時に生じることがわかった。一方、Quantum Information Processing, Vol.15, No.8, pp. 3101-3119 (2016)では、一次元半直線上で定義される二状態量子ウォークの確率分布の具体的な表現形を導出することに成功した。さらに、フーリエ解析を用いることで、長時間極限分布も計算することができた。この研究では、量子ウォークに特殊な初期状態を与えることで、半直線上の量子ウォークが、全直線上の量子ウォークに焼きなおせることも証明されている。研究発表は、国内で4回行った(招待講演3回、一般講演1回)。いずれも、量子ウォークに関連した研究成果の発表であった。また、University of California, Berkeleyの数学科を訪問して、量子ウォークの研究も行っているProf. F. Grunbaum Albertoと、お互いの研究成果の報告を行うと同時に、量子ウォークの研究議論を行った。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

本研究で目標とするギャップ構造を確率分布にもつような量子ウォークのモデルを発見することができた(Quantum Information and Computation, Vol.16 No.5&6, pp.515-529 (2016))。数学的に厳密な解析にも成功しており、長時間極限分布の導出にも成功した。さらに半直線上で定義される量子ウォークの研究にも挑戦し、その結果として確率分布の精緻な表現形を得ることができた(Quantum Information Processing, Vol.15, No.8, pp. 3101-3119 (2016))。国際科学雑誌から出版される本における量子ウォークの章の執筆、量子情報系の国際雑誌から論文2本の出版、そして、招待講演3件と一般講演1件により、研究成果の発表も順調に行われた。したがって、研究はおおむね順調に進展していると言える。

今後の研究の推進方策

今後は、引き続きギャップ構造を確率分布にもつ量子ウォークの発見を行うために、モデルの構築を行っていく。その際、量子ウォークの背景にある物理学的なモデルも考慮するために、量子物理学の文献を調べつつ、モデルの構成を行うことにする。そして、各モデルに対して、確率分布の数値計算を実行して、その振舞いを観察する。数値計算は計算機上でプログラミングによって実行する。量子ウォーカーの空間分布にギャップが存在するようなモデルを見つけた後は、数学的な厳密解を計算する。計算手法は、フーリエ解析による手計算であるが、同時にコンピュータによる数式処理ソフトも併用しつつ解析を進める。また、本研究に関してアドバイスを得るために、量子ウォークを専門とする周辺の研究者との議論も行う。研究の進捗状況や成果を発表するために、国内研究会、国際会議などにも参加して、発表を行う。得られた成果は、論文にまとめることで国際雑誌から発表したり、ホームページ上で公開するなどして、周知を行うことにする。

次年度使用額が生じた理由

計算機の購入を行わなかったため。

次年度使用額の使用計画

計算機の購入に使用する。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (4件) (うち招待講演 3件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] A localized quantum walk with a gap in distribution2016

    • 著者名/発表者名
      Takuya Machida
    • 雑誌名

      Quantum Information and Computation

      巻: 16 ページ: 515-529

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A quantum walk on the half line with a particular initial state2016

    • 著者名/発表者名
      Takuya Machida
    • 雑誌名

      Quantum Information Processing

      巻: 15 ページ: 3101-3119

    • DOI

      10.1007/s11128-016-1351-7

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 半直線上の2状態量子ウォーク2017

    • 著者名/発表者名
      町田拓也
    • 学会等名
      数理科学セミナー
    • 発表場所
      北海道大学(北海道札幌市)
    • 年月日
      2017-02-21 – 2017-02-21
    • 招待講演
  • [学会発表] 確率分布にギャップ構造をもつ量子ウォークの極限定理2017

    • 著者名/発表者名
      町田拓也
    • 学会等名
      今野・竹居研究室セミナー
    • 発表場所
      横浜国立大学(神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2017-01-24 – 2017-01-24
    • 招待講演
  • [学会発表] 量子ウォーク2016

    • 著者名/発表者名
      町田拓也
    • 学会等名
      日本大学生産工学部学術講演会
    • 発表場所
      日本大学(千葉県習志野市)
    • 年月日
      2016-12-03 – 2016-12-03
  • [学会発表] 半直線上の量子ウォーク2016

    • 著者名/発表者名
      町田拓也
    • 学会等名
      今野・竹居研究室セミナー
    • 発表場所
      横浜国立大学(神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2016-10-11 – 2016-10-11
    • 招待講演
  • [図書] Chapter 2 "Quantum Walks" in the book "Research Advances in Quantum Dynamics"2016

    • 著者名/発表者名
      Takuya Machida
    • 総ページ数
      25
    • 出版者
      InTech
  • [備考] 日本大学 生産工学部 教養・基礎科学系

    • URL

      http://kenkyu-web.cin.nihon-u.ac.jp/Profiles/129/0012844/profile.html

URL: 

公開日: 2018-01-16  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi