Construction of quantum walk model in Max-plus algebra and its application

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これまでの研究成果として，量子ウォークモデルのmax-plus代数における類似物の構成を行った．ここでは，構成したmax-plus代数におけるモデルの時間発展を記述する行列の固有値が時間に関する保存量となっていることと，量子ウォークの各時刻における確率の総和が保存量になっていることを対応付けることで類似物であると呼んだ．量子ウォークの時間発展を記述する行列はユニタリー行列であるが，max-plus代数においてはユニタリー性に対応する性質，特に直交性を議論することが困難である．そこで，2022年度ではmax-plus代数におけるベクトルの直交性に関する基礎理論の構築を目指した．結果として，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が独立であり，さらに直交することを示した．本結果は現在国際論文誌に投稿中である．また，2022年度はmax-plus代数における量子ウォークモデルの応用に関する研究をスタートした．着目したのは相関付きランダムウォークと呼ばれる，二項間の漸化式で記述されるランダムウォークを三項間の漸化式で時間発展するように一般化したもので，単純ではあるが量子性をもつ素朴な量子ウォークの１つとしても知られている．この相関付きランダムウォークのmax-plus代数における類似物を構成し，そのモデルがセルオートマトンとして解釈できることを示した．得られたセルオートマトンは通過する車の台数に応じて通行量に制約がかかる交通流モデルとなっていることについて議論した．この結果はJournal of difference equations and applicationsに掲載された．