京都大学(京大)は4月11日、量子ビットの「純粋化量子もつれ(Entanglement of Purification)」と呼ばれる情報量を計算する幾何学的公式を発見したと発表した。

同成果は、京大 基礎物理学研究所の修士課程学生である梅本滉嗣氏と同 高柳匡 教授らの研究グループによるもの。詳細は英国の学術誌「Nature Physics」に掲載された。

ミクロな世界を支配する物理法則は量子論と呼ばれており、また物質のミクロな構造のなかに含まれる情報の基本単位を量子ビットと呼ぶ。そして、重力の理論と量子論を融合して、宇宙の統一理論の構築を目指す分野が超弦理論(超ひも理論)だ。

超弦理論では、D次元の反ドジッター宇宙の重力の物理法則は、D-1次元の物質の物理法則と同じである、つまりゲージ理論と重力理論を統一的に扱うことが可能であるとする「ゲージ・重力対応」という考え方が1997年に発見された結果、現在では、これら2つの物理法則が同じであるという多数の具体的な証拠が示されながらも、このゲージ重力対応の基礎的なメカニズムについては、まだよく分かっていないという。

そうした中、2006年に高柳教授ならびに笠真生 シカゴ大学 准教授(現在)が「笠-高柳公式」とも呼ばれる「ゲージ重力対応における量子もつれエントロピー(Entanglement Entropy)の面積公式」を発見。物質の量子もつれエントロピーの大きさは、反ドジッター宇宙の最小断面積と等しい、つまり、物体Aと物体Bの2つの間に共有される量子ビットの情報量(相関)は、物体に対応する宇宙の最小断面積に等しい、ということを示したことにより、近年では「重力理論における宇宙は、量子ビットの集合体と見なせる」という考え方が生み出され、世界中で研究が進められるようになっている。しかし、この公式で正しく情報量が計算できるのは、AとB以外には物体が存在しない場合に限られるという制限があった。

そこで研究グループは今回、AとB以外にも第三者が存在する場合(混合状態)における量子的な情報量と宇宙の幾何学の関係を見出すことに挑んだという。

具体的には、反ドジッター宇宙の境界にAとBの空間領域をとると、それらをつなぐトンネルを反ドジッター宇宙の内部に作ることができるほか、近年の研究から、物質側におけるAとBの領域の情報は、反ドジッター宇宙側ではこのトンネルの内部空間に反映されることが分かっていることから、このトンネルを特徴づける最も重要な幾何学量が、その最小断面積であることに着目。さまざまな性質や計算を行うことで、量子情報理論で知られる量子もつれエントロピーを混合状態に対しても使えるように一般化したものの1つである「純粋化量子もつれ(Entanglement of Purification)」と一致するという強い証拠を得たとする。

さらに、計算を行ったところ、反ドジッター宇宙のトンネル空間の最小断面積を求める計算が、量子ビットの立場ではまさしく「純粋化量子もつれ」の計算に相当することが判明したことから、「混合状態におけるAとBの2体間の共有する情報量(相関)の大きさは、反ドジッター宇宙でAとBをつなぐトンネルの最小断面積に等しい」という新たな公式の発見に至ったという。

今回の成果について研究グループは、「重力理論の宇宙は、量子ビットの集合体と見なせる」という考え方が、純粋状態のみならず、より一般的な混合状態に対しても成立することを示唆するものだと説明しているほか、「量子ビットの理論と重力理論をつなぐ新しい道具を提供し、超弦理論のさらなる理解に役立つと期待される」とコメント。さらに、自由度の多い系では計算が非常に困難な情報量に対しても、重力理論の方法によってずっと簡単に計算できることから、量子情報理論への応用も期待できるともしている。

なお、研究グループでは今後、ゲージ重力対応をどの程度一般化することができるのか理解していくことが重要なテーマになるとするほか、「量子もつれ」のみを抽出する別の量子的な情報量を、ゲージ・重力対応でどのように計算することができるのか明らかにすることも重要な課題になるとしている。

http://news.mynavi.jp/article/20180413-616137/

図：反ドジッター宇宙の境界にAとBの空間領域をとると、AとBをつなぐトンネルを反ドジッター宇宙の内部に作ることができる (出所:京都大学Webサイト)

三行で諦めた

なるほどそう言う事か。
16から17行目はナンダなソレらしい事を以前聞いた気がする。
最終的に言わんとする事は書いてある通りだろな。
ご苦労さん、引き続いて研究して呉れよ。

これも軍事研究だろ

なるほど
って、言えたらカッケー

高柳匡 教授らの研究グループ　まで読んだが　諦めた

>>3
おまえさん、カッケーな

お、学生が教授より先かよ
天才学生だな

宇宙はコンピュータシミュレーションってのが実証されそう

そんなことどうでもいい。誰ひとり耳を貸さん。入試をしっかりやれ阿呆。

>>1　日本の掲示板なんだから日本語で書けよ。日本語に翻訳してくれたら俺にも理解できる

＞反ドジッター宇宙

これって今日のドジを全くなかったことにしてくれる並行宇宙みたいな？

>>5
なるほど、・・・判らん・・・

なるほど
そーゆー考え方もあるな

あのぅ、この記事は
日本語で書いてあるんですか。
わしの脳が爆発した。
この記事を気取って選択して、
どじった、と悟った。

三体問題となんか関係あるの？

難解な文章に何の説明にもなってないイラストｗ

科学コミュニケーター仕事しろｗ

つまり宇宙は無限ってことだな

ゲージ重力対応における量子もつれエントロピーの面積公式
を一般化に拡張したってことだろ

>反ドジッター宇宙
タイムボカンか
プリキュアに出てきそう。

科学コミュニケーターが一般人にもやさしく解説しようにも数学に関してはしようがない気もする

これはむずい！　これほどまで１を最後まで読むのが苦痛だったのは近年にはないなｗ

>>1
なるほど！　わからん

情報量は宇宙トンネルの断面積　－ミクロな情報量を計算する幾何学的公式の発見－

宇宙の幾何学的な構造が、物質の量子もつれの構造に直接対応していることを示しました。そしてこれは、
「重力理論の宇宙は、量子ビットの集合体と見なせる」という新しい描像につながりました。この考え方は、
サイモンズ財団の研究助成金の課題名となった「It from Qubit」というスローガンのもとで世界中で活発に
研究されています。

http://www.kyoto-u.ac.jp/ja/research/research_results/2018/180403_3.html
http://www.kyoto-u.ac.jp/ja/research/research_results/2018/documents/180403_3/02.pdf

なんか最新物理はとんでもない世界になってきてるな
ーーーーーーーーー
量子ビットから生まれる時空

時空は情報の基本単位からできていて，それらの構成要素は「量子もつれ」という奇妙な現象を介して結びついているのかもしれない。
量子もつれ状態にある2つの粒子は，遠く離れていても，その振る舞いが同期する。
量子コンピューターを扱う量子情報の研究者と，一般相対性理論や超弦理論を研究する物理学者が共同で，
「It from Qubit」というプロジェクトのもとでこの仮説を追求している

http://www.nikkei-science.com/201704_040.html

超ひも理論の最前線：宇宙は量子ビットから創られているのか？
高柳 匡　京都大学基礎物理学研究所
http://www2.yukawa.kyoto-u.ac.jp/~tadashi.takayanagi/JAXA17.pdf
量子もつれが時空を形成する仕組みを解明～重力を含む究極の統一理論への新しい視点～
大栗 博司
http://www.ipmu.jp/ja/node/2175

この世界は巨大な「量子コンピュータ」って説をＳＦで聞いたことあるけど
現実の物理の世界でもそれに近づいているんだろうか？？？＜識者の方

分からん
三行で纏めろよ

反アベ日本の方がすごい。

この程度も理解出来ない奴って生きてる価値ねーだろ。

つまり量子論的には京大は計算をドジッたって事だよ。

ドジっ子は萌えますなあ

モザイク有りのエロ動画を
重力ゲージに変換して、
保存すると、
反ドジッター宇宙の宇宙トンネル
を通じて、
モザイク無しの動画として認識される
ってことか。

しかし自分はモザイクありの方がいいんだが。

そうか！やっぱりだからあれなんだな
ということは例の事象もこれで証明できるわけか！

日本が世界一だよな客観的に考えて

科学としてはとりあえずホーキング放射の検証からな

んで盛大に自爆してくれ

ドジった宇宙って・・・

これ完全にホログラフィック理論が量子でも当てはまるって事か

ドジッター
だけわかった

D次元の反ドジッター宇宙の重力の物理法則は、D-1次元の物質の物理法則と同じである

この文のものすごいSF感

> 量子ビットの「純粋化量子もつれ

要は量子ちゃんがドジっ子なのだという理解で良いのだな。

>>42
まぁサイエンスフィクションの元ネタみたいなもんだからな

ドジッターだけわかる

私もいつもドジッてるから

なるほどよく分からん！

>>9
もうほぼそういう理解になってる
重力や時間や熱は幻想でシュミレーションの値に過ぎないって考えた方が説明が上手くいくし

>>28
観測は光でしか出来ないんだから
量子化されててそれをビットって呼んでるだけだろ？

>>37
ブラックホールを閉じ込めて計算する為に
考えたアイディアが反ドジッター空間だったはず

量子力学でも理解不能な世界観なのに
ホログラフィック宇宙論とか絶対受け入れられないわ