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2013 年度 実績報告書

一般確率論における相関の基礎研究と量子情報理論への応用

研究課題

研究課題/領域番号 22740079
研究機関芝浦工業大学

研究代表者

木村 元  芝浦工業大学, システム工学部, 准教授 (80517011)

研究期間 (年度) 2010-04-01 – 2014-03-31
キーワード一般確率論 / 相関 / 量子力学の原理 / 量子状態スペクトル
研究概要

最終年度でもある本年は,中心課題である一般確率論における相関に集中して研究を進めた.具体的には,一般確率モデルの合成系の数学的整備,一般確率論上のチレルソン限界の研究を行っている.一般確率論の合成系の記述には,各種立場よりテンソル積構造が重要な役割を果たすことが知られているが,我々は操作的な立場における仮定(同時測定可能性,相関による合成系状態の同定,瞬間伝送禁止則)を明確にし,状態空間のテンソル積ベクトル空間における表現を厳密に導出した.操作的な立場では,状態空間は分離可能状態の集合から最大テンソル積空間の間のコンパクト凸集合となる.
合成系の整備が整ったため,近年量子力学の原理として注目を集める情報因果律(または,それと等価な相関のチレルソン限界)に着目し,各種一般確率モデルのチレルソン限界を解析した.中でも,量子力学の最大テンソル積空間への拡張においては,分離可能正写像を利用した(疑似)状態クラスでは,最大テンソル積空間においてもチレルソン限界を満たすことを証明し,その系より,量子ビット系の拡大はチレルソン限界を満たすことを明らかにした(投稿準備中).また,多角形モデルのチレルソン限界を解析し,四角形モデルの合成系の状態空間の解析的特徴付を行い,チレルソン限界を最大に破ることを明らかにした.さらには,一般の多角形モデルの相関を線形計画問題に帰着させることで,チレルソン限界の数値的解析を行った.これにより多角形モデルと情報因果律の関係が明らかにされた(投稿準備中).これらの成果は,研究の最終目的である量子力学の原理的導出のヒントになる重要なステップとなると考えられる.
その他,量子情報理論への応用としては,量子状態のスペクトルの一般的測定方法を提案している.

現在までの達成度 (区分)
理由

25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

25年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2014 2013

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (5件) (うち招待講演 3件)

  • [雑誌論文] Determining eigenvalues of a density matrix with minimal information in a single experimental setting2014

    • 著者名/発表者名
      Tohru Tanaka, Yukihiro Ota, Mitsunori Kanazawa, Gen Kimura, Hiromichi Nakazato, Franco Nori
    • 雑誌名

      Physical Review A

      巻: 89 ページ: 012117(1-4)

    • DOI

      10.1103/PhysRevA.89.012117

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 情報から生まれる量子力学2013

    • 著者名/発表者名
      木村元
    • 雑誌名

      日経サイエンス

      巻: 7 ページ: 46-53

  • [雑誌論文] On determination of the purity of density operators with a minimal measurement model2013

    • 著者名/発表者名
      Gen Kimura
    • 雑誌名

      International Workshop on Quantum Information Theory and Related Topics

      巻: 1 ページ: 66-69

  • [学会発表] 操作主義的確率論に基づく量子力学の原理探求2014

    • 著者名/発表者名
      木村元
    • 学会等名
      量子論の諸問題と今後の発展
    • 発表場所
      高エネルギー加速器研究所
    • 年月日
      20140310-20140311
    • 招待講演
  • [学会発表] CHSH演算子の最大期待値とその状態依存性2014

    • 著者名/発表者名
      鈴木亜弥子,木村元
    • 学会等名
      量子論の諸問題と今後の発展
    • 発表場所
      高エネルギー加速器研究所
    • 年月日
      20140310-20140311
  • [学会発表] 一般確率論上の情報理論及び量子力学の原理的理解について2013

    • 著者名/発表者名
      木村元
    • 学会等名
      第29回量子情報技術研究会
    • 発表場所
      早稲田大学 理工学術院 西早稲田キャンパス
    • 年月日
      20131118-20131119
    • 招待講演
  • [学会発表] 有限次元の測定系を用いた密度演算子の固有値測定2013

    • 著者名/発表者名
      田中 亨,金沢光矩,中里 弘道,木村 元
    • 学会等名
      第29回量子情報技術研究会
    • 発表場所
      早稲田大学 理工学術院 西早稲田キャンパス
    • 年月日
      20131118-20131119
  • [学会発表] On determination of the purity of density operators with a minimal measurement model2013

    • 著者名/発表者名
      Gen Kimura
    • 学会等名
      THE FIRST INTERNATIONAL WORKSHOP ON QUANTUM INFORMATION THEORY AND RELATED TOPICS
    • 発表場所
      DUY TAN UNIVERSITY
    • 年月日
      20130819-20130821
    • 招待講演

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公開日: 2015-05-28  

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