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2020 年度 実施状況報告書

巨大なランダムテンソルの漸近的挙動の研究

研究課題

研究課題/領域番号 20K20882
研究機関京都大学

研究代表者

COLLINS Benoit  京都大学, 理学研究科, 准教授 (20721418)

研究期間 (年度) 2020-07-30 – 2023-03-31
キーワードランダムテンソル / 自由確率論 / ランダム行列
研究実績の概要

研究代表者は昨年度ランダムテンソルの分野で以下の研究を行いプレプリントを作成した.
1つ目のプレプリントは「B. Collins, R. Gurau, L. Lionni: The tensor Harish-Chandra-Itzykson-Zuber integral I: Weingarten calculus and a generalization of monotone Hurwitz numbers, (arXiv:2010.13661.)」である. このプレプリントでは, Harish-Chandra-Itzykson-Zuber積分をテンソルの設定まで拡張する研究を行なった. そのために, テンソル版Weingarten解析の基礎を作り, Weingarten関数に関する多くの結果をテンソルの状況で再導出し, 一般化した. この論文は3つのパートからなるプロジェクトの1つ目の論文である. この論文の続きである2番目の論文では, ランダムテンソルのサイズ極限における漸近解析と量子情報理論との関係を進めており, 90%ほど完了している. 3番目の論文では一般化されたR-変換と呼ばれる自由確率論におけるフーリエ変換の対応物の理論をテンソルの設定で研究を進めている. これも半分程度進んでいる.
他の方向としてB. Collins, T. Hayase: Asymptotic Freeness of Layerwise Jacobians Caused by Invariance of Multilayer Perceptron: The Haar Orthogonal Case, (arXiv:2103.13466.)を作成した. これはランダムテンソルを介してニューラルネットワークに自由確率論を応用するための論文である. multilayer perceptronsにおけるlayerwise Jacobianの漸近的自由独立性を証明した.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

ランダムテンソルに関する3つのパートからなるプロジェクトを共同で行っているLuca Lionni氏とRazvan Gurau氏とを招聘し対面で研究を加速的に推進したいと考えていたが, 昨年度は京都大学へ招聘が叶わず研究に遅れが生じた. 特に, Luca Lionni氏は京都と沖縄のOISTへの訪問を準備していましたが, 直前にコロナウイルスのためにキャンセルしなければならなかった. 同様のことがIon Nechitaを中心としたフランスの別の研究者チームとの共同研究でも起きた(日本の早瀬友裕氏(富士通研)との共同研究の部分のみ遂行). 今後招聘を早く再開したいと考えている. 現時点ではe-mailやzoomを介して共同研究打ち合わせを継続しているが, そのペースは当初期待していたよりも遅いものとなっている.

今後の研究の推進方策

まず第一に, Luca Lionni氏とRazvan Gurau氏と進めている「ランダムテンソル及びランダムテンソルを用いた量子情報理論におけるエンタングルメントの新しい枠組みでの研究」についての2番目の論文完成させる. また, ランダムガウステンソルで一般化された特異値の最大値を見積もる問題について, C.Bordenave氏(エクス-マルセイユ大), D. Chafai氏(パリ・ドーフィン大), P. Youssef氏(ニューヨーク大アブダビ校)と共同研究を進めていく. コロナ禍であるのでe-mailやzoomを介して共同研究打ち合わせを継続し, 状況が改善次第すぐに共同研究者を招聘できるように継続して密に連絡を取る.

次年度使用額が生じた理由

コロナ禍の影響で予定していた Razvan Gurau, Luca Lionniらを招聘・訪問する予定だったが取りやめたため. 彼らの招聘を2021年度夏以降に再調整する予定である. 招聘が叶わない場合は日本人研究者の招聘・訪問を優先する.

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 4件、 査読あり 4件) 学会発表 (5件) (うち招待講演 5件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] Seoul National University(韓国)

    • 国名
      韓国
    • 外国機関名
      Seoul National University
  • [国際共同研究] UC San Diego(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      UC San Diego
  • [国際共同研究] Hong Kong University(中国)

    • 国名
      中国
    • 外国機関名
      Hong Kong University
  • [雑誌論文] Automorphism-invariant positive definite functions on free groups2020

    • 著者名/発表者名
      Collins Benoit, Magee Michael, Puder Doron
    • 雑誌名

      Proceedings of the 27th International Conference in Operator Theory

      巻: 1 ページ: Amer. Math. Soc

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Temperley-Lieb Quantum Channels2020

    • 著者名/発表者名
      Brannan Michael、Collins Benoit、Lee Hun Hee、Youn Sang-Gyun
    • 雑誌名

      Communications in Mathematical Physics

      巻: 376 ページ: 795-839

    • DOI

      10.1007/s00220-020-03731-2

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Characterization of Equivariant Maps and Application to Entanglement Detection2020

    • 著者名/発表者名
      Bardet Ivan、Collins Benoit、Sapra Gunjan
    • 雑誌名

      Annales Henri Poincare

      巻: 21 ページ: 3385-3406

    • DOI

      10.1007/s00023-020-00941-1

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Universal consistency of the k-NN rule in metric spaces and Nagata dimension2020

    • 著者名/発表者名
      Collins Benoit、Kumari Sushma、Pestov Vladimir G.
    • 雑誌名

      ESAIM: Probability and Statistics

      巻: 24 ページ: 914-934

    • DOI

      10.1051/ps/2020018

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] On the operator norm of random matrices2021

    • 著者名/発表者名
      Benoit Collins
    • 学会等名
      MSJ Spring Meeting 2021
    • 招待講演
  • [学会発表] Generalized strong convergence iid random unitaries.2021

    • 著者名/発表者名
      Benoit Collins
    • 学会等名
      Functional Analysis Seminar - UCLA (online)
    • 招待講演
  • [学会発表] Matrix integrals in a tensor setup2021

    • 著者名/発表者名
      Benoit Collins
    • 学会等名
      OIST Workshop ”Quantum Math, Singularities and Applications”
    • 招待講演
  • [学会発表] Regularized quantities for quantum channels involving free groups2020

    • 著者名/発表者名
      Benoit Collins
    • 学会等名
      CIRM
    • 招待講演
  • [学会発表] Tensor powers of linear maps and applications to quantum information2020

    • 著者名/発表者名
      Benoit Collins
    • 学会等名
      Recent Developments in Operator Algebras - RIMS
    • 招待講演
  • [備考] Webpage of Benoit Collins

    • URL

      https://www.math.kyoto-u.ac.jp/~collins/

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公開日: 2021-12-27  

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