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

利用广义概率论和状态判别性能定量评估大规模量子系统的可行性

基本信息

批准号：
22KJ1572
负责人：
荒井駿
金额：
$ 0.64万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ1572/
关键词：
状態識別大規模量子系一般確率論

项目摘要

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．

该研究将讨论虚拟模型的不可实现性的广义概率论的结果应用到真实的物理系统中，并利用与系统放大密切相关的状态识别性能，对给定的量子系统的实现给出了定量的结果。可能性指标。作为第一步，我们分析了相邻量子系统模型之间状态识别性能的差异，这些模型与普通量子系统非常接近，以至于通过某种实验验证无法区分它们。结果表明，量子系统的任何邻域模型中的状态辨别性能都不同。这一事实得出这样的结论：状态辨别性能作为物理系统中的一项指标，可以作为评价物理系统差异性的指标，相当于物理系统的实验验证。这项研究今年发表在同行评审期刊《新物理杂志》上，共报道了四项成果，包括在同行评审国际会议 Beyond I.I.D 上的口头报告和在同行评审国际会议上的海报展示。 QIP。另外，我根据这个成果写了博士论文，获得了博士学位（数学）。此外，为了将上述结果应用到真实的物理系统中，非常有必要在协议层面讨论量子邻域模型的实验验证。因此，我们讨论了超越普通量子系统的量子邻域模型中非定域性的验证，并提供了可以在实际物理系统中实现的协议。该结果目前可作为 arXiv 上的预印本，并在日本物理学会的口头报告中报告。此外，为了理解真实物理系统中状态辨别性能的行为，我们分析了状态辨别的行为和热力学性质，并给出了量子邻域模型中的一些值得注意的例子。该结果发表在同行评审期刊《物理评论研究》上，并在两次国际会议上报告了该结果。