量子操作の情報論的可視化とそのエンタングルメントの分析への応用

基于信息的量子运算可视化及其在纠缠分析中的应用

• 批准号: 09J06681
• 负责人: 渡辺 優
• 金额: $ 1.34万
• 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: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 2011
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-09J06681/
• 关键词: 不確定性関係; 量子推定; 量子測定; 測定誤差; 擾乱; 非可換性; 重力波検出; スピンスクイージング; 情報量; ノイズ; 量子操作; Lie代数

1927年、ハイゼンベルグによって量子系の測定誤差と反作用による擾乱の間に不確定性関係が成り立つことが示唆された。私は、量子論が統計的な性質を内在していることから、量子測定における誤差や擾乱を定式化するためには、測定データからの推定プロセスが本質的であることに着目した。そこで、統計学、特に量子推定理論を用いることで、任意の量子測定の誤差と測定の反作用による擾乱が、統計学で最も重要な量の一つであるFisher情報量を用いて定式化できることを示した。そして、それらの誤差と擾乱の間に成り立つ不確定性関係を導出することに成功した。そこで導出された不確定性関係の下限は、これまでに予想されていた交換関係による下限よりも厳しいものであった。さらに、今回新しく導出された下限を達成する具体的な測定過程を構成することにも成功した。重力波検出など超精密測定が必要となる実験においては、測定過程における誤差や擾乱を最小にすることが不可欠である。誤差と擾乱の間の達成可能な限界を示した私の研究結果は、今後のそれらの実験技術の発展に大きく寄与すると見込まれる。本研究をまとめた博士論文によって平成23年度の東京大学の理学系研究科研究奨励賞を受賞した。また、KEK研究会「量子論の諸問題と今後の発展(QMKEK4)」や多くのセミナーで招待講演を行った。さらに、不確定性関係は物理学だけでなく人文・哲学分野にも大きな影響を与えたことから「Science of Philosophy of Science(旧:新しい科学哲学をつくる会)」の春合宿セミナーでも招待講演を行った。私の研究結果は、名古屋大学の小澤教授の主張とは完全に相反するものであることから、メディアからも注目され、日経サイエンス,東京新聞,朝日新聞などから取材を受け、日経サイエンス2012年4月号に私の研究内容が紹介された。

1927年，海森伯格（Heisenberg）提出，量子系统中的测量误差与反应干扰之间存在不确定性关系。我专注于量子理论的固有统计特性，从测量数据估算的过程对于制定量子测量中的错误和干扰至关重要。因此，我们已经表明，使用统计数据，特别是量子估计理论，可以使用Fisher Information Muntus来表达任何量子测量和由测量反应引起的干扰的误差，这是统计中最重要的数量之一。然后，它成功地得出了存在这些错误和干扰之间存在的不确定性关系。得出的不确定性关系的下限比以前预期的交换关系的下限更严格。此外，它还成功地构建了实现新得出的下限的具体测量过程。在需要超精确测量（例如重力波检测）的实验中，在测量过程中最小化错误和干扰至关重要。我的发现表明，预计错误和干扰之间的可实现限制将对这些实验技术的发展产生重大贡献。他因其博士学位论文汇编这项研究而获得了2011年科学研究研究生院奖。他还在KEK研究小组的“量子理论的特殊问题和未来发展（QMKEK4）”和许多研讨会上发表了邀请的讲座。此外，不确定性关系不仅对物理学，而且对人文和哲学领域产生了重大影响，因此他在科学哲学科学的春季训练营研讨会上发表了一场邀请的演讲。我的研究结果与名古屋大学的Ozawa教授完全不一致，并引起了媒体的关注，并接受了Nikkei Science，Tokyo Shimbun，Asahi Shimbun等人的采访，并在2012年4月的Nikkei Science中介绍了我的研究。

项目成果

量子推定理論における不確定性関係について

量子估计理论中的不确定性关系

• 发表时间: 2011
• 作者: 渡辺優;沙川貴大;上田正仁;渡辺優;渡辺優;渡辺優;渡辺優;渡辺優;渡辺優;Yu Watanabe;渡辺優;渡辺優;渡辺優;渡辺優;渡辺優;渡辺優;渡辺優
• 通讯作者: 渡辺優

量子推定における不確定性関係

量子估计中的不确定性关系

• 发表时间: 2010
• 作者: 渡辺優;沙川貴大;上田正仁
• 通讯作者: 上田正仁

量子推定理論による不確定性関係の定式化

使用量子估计理论制定不确定性关系

• 发表时间: 2011
• 作者: 渡辺優;沙川貴大;上田正仁;渡辺優;渡辺優;渡辺優;渡辺優;渡辺優;渡辺優;Yu Watanabe;渡辺優;渡辺優;渡辺優;渡辺優;渡辺優
• 通讯作者: 渡辺優

量子推定理論による測定誤差についての不確定性関係の定式化

基于量子估计理论的测量误差不确定度关系式

• 发表时间: 2011
• 作者: 渡辺優;沙川貴大;上田正仁
• 通讯作者: 上田正仁

量子推定理論における測定誤差の不確定性関係

量子估计理论中测量误差的不确定度关系

• 发表时间: 2010
• 作者: 渡辺優;沙川貴大;上田正仁
• 通讯作者: 上田正仁