計算複雑性的アプローチによる量子多体系の理論研究

使用计算复杂性方法进行量子多体系统的理论研究

• 批准号: 15J02650
• 负责人: 中田 芳史
• 金额: $ 1.58万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-04-24 至 2018-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15J02650/
• 关键词: 量子ランダムネス; 量子情報処理; ランダム量子回路; ホログラフィック原理; 熱緩和現象; 量子疑似ランダムネス; 対角量子回路; 量子カオス; 量子マルコフ鎖状態; ランダムユニタリ; ユニタリ・デザイン; Decoupling; 相転移現象; 計算複雑性

平成29年度は8月1日付で異動となったため、特別研究員としては四か月の研究期間となった。その期間で、予定通り「quantum pseudo-randomness（ユニタリ・デザイン）」と呼ばれる量子系でのランダムなコヒーレントダイナミクスに関する研究に取り組んだ。特に、申請時の研究計画１，２に対応し、「１．昨年度に得られた『量子回路およびハミルトニアンを用いたquantum pseudo-randomnessの効率的な生成方法』のフォローアップ」、「２．系の対称性を保存するランダム・コヒーレントダイナミクスを用いたホログラフィック原理の導出、及びブラックホールの情報パラドクスの理解の深化」の二課題に力を入れて研究を行った。近年、量子情報科学の理論・実験両面においてランダム・コヒーレントダイナミクスの重要性が再認識されており、量子コンピュータの実現・量子通信への応用のために、実際にランダムダイナミクスを用いることが増えている。しかし、その重要性の一方で、ランダムなコヒーレントダイナミクスを大規模な実験系で実現することは容易ではないことが知られていた。今回の研究成果は、課題１によってそのようなダイナミクスを実際の実験系で実現する簡潔な手法を提案し、また、課題２によって新たな物理・工学への応用を提案することに成功しているため、量子情報科学の今後に大きく貢献するものである。これらの研究に並行し、申請時の研究計画３への予備研究として、複雑なコヒーレントダイナミクスが重要な役割を果たしていると考えられる「孤立量子系での熱緩和現象」を計算複雑性の観点から解析した。その結果、複雑なダイナミクスと熱緩和現象を結びつけるためには、従来の熱力学を少し広げた枠組みで議論した方がよいことが判明し、今後に繋がる成果を得られた。

From August 1 to August 1, Pingcheng will pay the special research personnel to conduct the four-month study period. In the first half of this year, we are expected to use the word "quantum pseudo-randomness". The quantum system is designed to obtain information from the quantum system. Special, application time research project 1 2. Last year, we found that the quantum loop system uses the generation method of the quantum pseudo-randomness rate, which is based on the principle of the quantum circuit. And how to deepen the understanding of the students in the field of research. In recent years, the theory of quantum intelligence has been widely used in the field of scientific theory. in recent years, the theory of quantum science has been widely used in the field of quantum science. On the other hand, it is important to know that it is easy to know that it is easy to know that it is important to know that it is very important. This time, the results of the research, topic 1, the results of the research, topic 1, the results of this study, topic 1, In parallel with the research and application time, the research program 3 is intended to analyze the complexity of the calculation of the complexity of the research program and the calculation of the complexity of the system. The results, copies and images of the results, the results and the results.

项目成果

周期的スピングラス相互作用を持つ量子多体系におけるユニタリデザインの発現

具有周期性自旋玻璃相互作用的量子多体系统中单一设计的表达

• 发表时间: 2017
• 作者: Yoshifumi Nakata;Christoph Hirche;Masato Koashi;and Andreas Winter;中田芳史
• 通讯作者: 中田芳史

University College Dublin(Ireland)

都柏林大学学院（爱尔兰）

バルセロナ自治大学(スペイン)

巴塞罗那自治大学（西班牙）

Autonomous University of Barcelona(Spain)

巴塞罗那自治大学（西班牙）

Approximate unitary 2-designs: constructions and applications

近似单一 2 设计：结构和应用

• 发表时间: 2015
• 作者: Yoshifumi Nakata;Christoph Hirche;Masato Koashi;and Andreas Winter;中田芳史;Yoshifumi Nakata;Yoshifumi Nakata;Yoshifumi Nakata;中田芳史;Yoshifumi Nakata;Yoshifumi Nakata;Yoshifumi Nakata;Yoshifumi Nakata
• 通讯作者: Yoshifumi Nakata