一般確率論と状態識別性能を用いた大規模量子系の実現可能性の定量的評価

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本研究は，仮想モデルの実現不可能性を論じる一般確率論の成果を現実の物理系に応用し，系の大規模化と関係の深い状態識別性能を用いて，与えられた量子系の実現可能性の定量的な指標を与える．その初期段階として，ある種の実験的検証によって区別がつかないほど通常の量子系と近いモデルである，量子系の近傍モデル間における状態識別の性能の差を解析した．結果として，状態識別性能は，量子系のいかなる近傍モデルにおいても差が生じることを明らかにした．この事実は，状態識別性能という物理系における指標が，物理系の実験的検証と同等の，物理系の差を評価する指標になると結論付けられた．本研究は今年度査読付き論文誌New Journal of Physicsに掲載され，また査読付き国際会議Beyond I.I.D.における口頭発表，査読付き国際会議QIPにおけるポスター発表を含め，合計4件の成果報告を行った．また，本成果を主結果として学位論文を執筆し，博士（数理学）の学位を取得した．また，上記の成果を現実の物理系に適用するには，量子近傍モデルにおける実験的検証をプロトコルのレベルで議論する必要が厳密にはある．そこで，量子近傍モデルにおける通常の量子系に留まらない非局所性の検証を議論し，現実の物理系で実現可能なプロトコルを与えた．本結果は現在arXivにプレプリントとして公開しており，日本物理学会での口頭発表にて成果報告をしている．加えて，状態識別性能の現実の物理系における振る舞いを理解する目的で，状態識別の振る舞いと熱力学的性質を解析し，量子近傍モデルでのいくつかの顕著な例を与えた．この結果は査読付き論文誌Physical Review Researchに掲載され，合計2件の国際会議にて成果報告している．