対称群の正規化指標と関連するランダムヤング図形, ランダム行列の研究

本研究課題は、ランダム行列とランダム分割、およびそれらに関連した問題に対し、組合せ論および表現論の視点に基づいた研究を行うことを目的としている。とりわけランダム行列分野では、これまでの延長として、Weingarten calculus の発展、例えばその広い分野への応用を模索する。初年度である2022年度は、Weingarten calculusを用いて量子情報理論に関する新しい結果を得た。量子情報理論におけるquantum marginal problemは、テンソル空間に作用する一様に分布するランダム・エルミート行列に対し、その部分トレースの確率分布について問うている。今回の研究では、部分トレースの行列成分の積の期待値を、Weingarten calculusを用いて具体的に計算した。パラメータが多く、やや複雑な形ではあるが、最終的に期待通りの形に定式化できた。通常のテンソル積だけでなく、ボゾン・フェルミオンにそれぞれ対応する対称テンソル・交代テンソルの場合も扱ったが、残念ながら平易な形に帰着できなかった。次元の小さい場合の例を観察すると、計算の仕方が悪いというより、今回の問題設定では平易な形になり得ないことを示唆していた。また行列のサイズが十分に大きいときの、大数の法則についても記述できた。２つのベクトル空間のテンソル積を考えているので、２つの次元のパラメータm,nがあり、その比c=lim(m/n) が重要となる。以上はColin McSwiggenとの共同研究である。

本研究課題は、ランダム行列とランダム分割、およびそれらに関連した問題に対し、組合せ論および表現論の視点に基づいた研究を行うことを目的としている。とりわけランダム行列分野では、これまでの延長として、Weingarten calculus の発展、例えばその広い分野への応用を模索する。初年度である2022年度は、Weingarten calculusを用いて量子情報理論に関する新しい結果を得た。量子情報理論におけるquantum marginal problemは、テンソル空間に作用する一様に分布するランダム・エルミート行列に対し、その部分トレースの確率分布について問うている。今回の研究では、部分トレースの行列成分の積の期待値を、Weingarten calculusを用いて具体的に計算した。パラメータが多く、やや複雑な形ではあるが、最終的に期待通りの形に定式化できた。通常のテンソル積だけでなく、ボゾン・フェルミオンにそれぞれ対応する対称テンソル・交代テンソルの場合も扱ったが、残念ながら平易な形に帰着できなかった。次元の小さい場合の例を観察すると、計算の仕方が悪いというより、今回の問題設定では平易な形になり得ないことを示唆していた。また行列のサイズが十分に大きいときの、大数の法則についても記述できた。２つのベクトル空間のテンソル積を考えているので、２つの次元のパラメータm,nがあり、その比c=lim(m/n) が重要となる。以上はColin McSwiggenとの共同研究である。