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2024 年度 研究成果報告書

Max-plus代数における量子ウォークモデルの構築とその応用

研究課題

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研究課題/領域番号 20K14367
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分12040:応用数学および統計数学関連
研究機関福知山公立大学

研究代表者

渡邉 扇之介  福知山公立大学, 情報学部, 准教授 (80735316)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2025-03-31
キーワード量子ウォーク / max-plus代数 / 固有値 / セルオートマトン
研究成果の概要

Max-plus代数を用いた量子ウォークの類似モデルを構築し,このモデルにおける保存量と極限分布を明らかにした.また,max-plus代数における対称行列の異なる固有値に属する固有ベクトルの直交性と独立性を示した.さらに,相関付きランダムウォークの漸化式から連続極限と超離散化によって得られる方程式を導出した.連続の方程式は極限の取り方によって波動方程式・拡散方程式・電信方程式を導くことがわかった.また,超離散方程式は交通量を制御する交通流セルオートマトンと解釈できることがわかった.

自由記述の分野

応用数学,離散力学系,可積分系

研究成果の学術的意義や社会的意義

量子ウォーク理論において,多次元化・多状態化という意味での一般化は容易ではなく,その極限分布を求めることは難しい.また,max-plus代数の視点では,もとのモデルと比較ができる類似モデルが作成できることは珍しい.対称行列の固有空間についても,max-plus代数で理論を整備できたことは価値があると考える.さらに,相関付きランダムウォークに関連する結果は,可積分系の分野にも興味深い結果を与えていると考えている.特に,超離散化によって得られたセルオートマトンによる交通流モデルは新しいモデルとなっており,渋滞の解析や交通シミュレーションに対する新しいアプローチを与えている.

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公開日: 2026-01-16  

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