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2013 年度 実施状況報告書

グラフのゼータ関数の拡張とその応用

研究課題

研究課題/領域番号 23540176
研究機関小山工業高等専門学校

研究代表者

佐藤 巌  小山工業高等専門学校, 一般科, 教授 (70154036)

キーワードグラフ / ゼータ関数
研究概要

先ず、グラフやdigraphの2変数のBartholdi関数を、3変数以上のBartholdi関数に一般化して、その行列式表示を与え、正則被覆グラフや正則被覆digraphについて、その分解公式を求める。そして、弧に重みを付けた重み付きBartholdi関数や、その他のタイプの重み付きBartholdi関数に拡張する。特に、弧に行列の重みを付けた重み付きBartholdi関数を考え、その行列式表示を与える。また、それらをhypergraphに適用して、3変数以上のBartholdi関数や、重み付きBartholdi関数の行列式表示を与える。
Lapidus達が得た、無限グラフのゼータ関数を、無限digraphのBartholdiゼータ関数に拡張する。Winnie Li等が与えたPGLn(F)(Fは非アルキメデス的局所体)のBruhat-Tits buildingのゼータ関数を、Bartholdiゼータ関数に一般化する。さらに、いろいろなグラフゼータを利用して、砂田によるリーマン多様体の類体論等の被覆グラフ版を模索する。
物理と量子グラフとの関連では、quantum graphのscattering matrixに関する行列式の種々の公式の別証明等、物理への応用を込めた、グラフゼータの新しい方向付けを考えたい。また、量子ウォークとの関連ではグラフ上の離散時間量子ウォークの遷移行列の特性多項式やそのスペクトルを通して、新たなグラフゼータを模索したい。

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

本年度は、グラフと被覆グラフのゼータ関数について、以下の結果を得た。
(1) 2部グラフGのgeneralized Bartholdi L-関数を導入して、その行列式表示を与え、Gのregular coveringのgeneralized Bartholdiゼータ関数を、Gのgeneralized Bartholdi L-関数の積で表示した。論文として、Linear Algebra and its Applicationsに掲載された。
(2) digraph Dについて、arcの一般の重みに対する、weighted Bartholdiゼータ関数とweighted Bartholdi L-関数の行列式表示を与えた。論文として、Electronic Journal of Combinatoricsに掲載された。
(3) 一般Szegedy遷移行列を導入して、その特性多項式を与え、応用として、Grover遷移行列とその正台、Szegedy遷移行列の特性多項式を導き、それらのスペクトルを直接的に、決定した。論文として、Journal of Math-for-Industryに掲載された。
(4) quantum graphの概念である、グラフGの重み付きscattering matrixを下に、digraph Dの新しいweighted Bartholdiゼータ関数とweighted Bartholdi L-関数を定義し、それらの行列式表示を与えた。また、Dのgroup covering Hの新しいweighted Bartholdiゼータ関数の分解公式を導き、Hの新しいweighted Bartholdiゼータ関数を、Dの新しい weighted Bartholdi L-関数の積で表した。論文として、Linear Algebra and its Applicationsに掲載された。

今後の研究の推進方策

今回の研究では、整数論やquantum graph, quantum walkの知識が必要なため、グラフゼータに絡む整数論、quantum graph, quantum walkや、統計物理に離散数学の絡む専門書を購入したい。グラフゼータとその周辺の研究は、今、数学の中だけでなく、物理の分野と深い、繋がりがあることが判明しつつあり、グラフゼータを含む領域の国際シンポジウムに出席して、最新の情報を手に入れたい。具体的には、
(1) 関数解析の本を読んで、作用素の行列式について勉強し、新たな無限グラフのBartholdiゼータ関数の行列式表示を模索する。
(2) PGLn(F)のBruhat-Tits buildingのゼータ関数の行列式表示を、Bartholdiゼータ関数に一般化する。
(3)正則グラフと半正則2部グラフの重み付きゼータについてセルバーグ型の跡公式を導き、極の偏角の分布を考察する。また、いろいろなグラフゼータを利用して、2次体の整数論や、砂田によるリーマン多様体の類体論等の被覆グラフ版を模索する。
(4)物理との関連では, いろいろなグラフゼータや、Smilanskyの手法、渡辺&福水の手法を用いて、hypergraphのcoveringのBethe free energyのヘッシアンの分解公式、quantum graphのscattering matrixに関する行列式の種々の公式の別証明等、物理への応用を考える。また、量子ウォークや、それに関連する本を読んで、グラフ上の離散時間量子ウォークのいろいろな遷移行列の特性多項式やそのスペクトルを考察し、それらを通して、新たなグラフゼータを模索したい。

  • 研究成果

    (18件)

すべて 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (12件) (うち招待講演 4件)

  • [雑誌論文] Some weighted Bartholdi zeta function of a digraph2014

    • 著者名/発表者名
      H. Mizuno, I. Sato
    • 雑誌名

      Linear Algebra and its Applications

      巻: 445 ページ: 1-17

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A generalized Bartholdi zeta function for a regular covering of a bipartite graph2013

    • 著者名/発表者名
      I. Sato, S. Saito
    • 雑誌名

      Linear Algebra and its Applications

      巻: 438 ページ: 1025-1056

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A new determinant expression for the weighted Bartholdi zeta function of a digraph. Electron2013

    • 著者名/発表者名
      I. Sato, H. Mitsuhasi, H. Morita
    • 雑誌名

      Electronic Journal of Combinatorics

      巻: 20 ページ: 17 pp.

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A note on the discrete-time evolutions of quantum walk on a graph2013

    • 著者名/発表者名
      Yu. U Higuchi, N. Konno, I. Sato, E. Segawa
    • 雑誌名

      Journal of Math-for-Industry

      巻: 5B ページ: 103-109

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A generalized Bartholdi zeta function for a hypergraph2013

    • 著者名/発表者名
      I. Sato
    • 雑誌名

      Far East Jouranal of Mathematical Sciences

      巻: 78 ページ: 93-130

    • 査読あり
  • [雑誌論文] An extension of Smilansky's formula to a digraph2013

    • 著者名/発表者名
      I. Sato
    • 雑誌名

      Far East Jouranal of Mathematical Sciences

      巻: 78 ページ: 157-180

    • 査読あり
  • [学会発表] A note on the discrete-time evolutions for quantum walk

    • 著者名/発表者名
      今野紀雄, 佐藤巌, 瀬川悦生, 樋口雄介
    • 学会等名
      日本数学会応用数学分科会
    • 発表場所
      学習院大学
  • [学会発表] Grover遷移行列の2乗の正台に関するゼータ関数

    • 著者名/発表者名
      今野紀雄, 佐藤巌, 瀬川悦生, 樋口雄介
    • 学会等名
      量子ウォークミニ研究会
    • 発表場所
      横浜国大
    • 招待講演
  • [学会発表] The weighted complexity of the line digraph of a digraph

    • 著者名/発表者名
      佐藤巌
    • 学会等名
      田澤先生のご退職記念研究集会
    • 発表場所
      近畿大学
  • [学会発表] Quantum walk and graph zeta function of a graph

    • 著者名/発表者名
      Yu. U Higuchi, N. Konno, I. Sato, E. Segawa
    • 学会等名
      AMS Special Session on Quantum Walks, Quantum Computation, and Related Topics
    • 発表場所
      Boltimore Convension center, Boltimore, USA
    • 招待講演
  • [学会発表] グラフ上量子ウォークに関する固有値写像定理

    • 著者名/発表者名
      今野紀雄, 樋口雄介, 瀬川悦生, 佐藤巌
    • 学会等名
      応用数学合同研究集会
    • 発表場所
      龍谷大学
  • [学会発表] A note on the discrete-time evolutions for quantum walk

    • 著者名/発表者名
      今野紀雄, 佐藤巌, 瀬川悦生, 樋口雄介
    • 学会等名
      応用数学合同研究集会
    • 発表場所
      龍谷大学
  • [学会発表] A note on the discrete-time evolutions for quantum walk

    • 著者名/発表者名
      Yu. U Higuchi, N. Konno, I. Sato, E. Segawa
    • 学会等名
      25 th Conference onTopological Graph Theory
    • 発表場所
      Yokohama National University
  • [学会発表] The vertex weighted complexity of a graph

    • 著者名/発表者名
      H. Wu, R. Feng, I. Sato
    • 学会等名
      日本数学会応用数学分科会
    • 発表場所
      愛媛大学
  • [学会発表] The vertex weighted complexity of a graph

    • 著者名/発表者名
      H. Wu, R. Feng, I. Sato
    • 学会等名
      Graph Theory Conference
    • 発表場所
      ”Science University of Tokyo
  • [学会発表] Bartholdi zeta function of a periodic simple graph

    • 著者名/発表者名
      佐藤巌
    • 学会等名
      離散数学とその応用研究集会
    • 発表場所
      山形大学
  • [学会発表] グラフの量子ウォークの遷移行列のスペクトル

    • 著者名/発表者名
      佐藤巌
    • 学会等名
      室蘭工業大学数理科学談話会
    • 発表場所
      室蘭工業大学
    • 招待講演
  • [学会発表] Grover遷移行列とその周辺

    • 著者名/発表者名
      佐藤巌
    • 学会等名
      今野研究室+竹居研究室合同セミナー
    • 発表場所
      横浜国大
    • 招待講演

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公開日: 2015-05-28  

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