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理研白眉研究チーム桑原量子複雑性解析理研白眉研究チーム

理研白眉研究チームリーダー桑原知剛（Ph.D.）

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研究概要

古典コンピュータ(または量子コンピュータ)を用いたときに、量子多体系のシミュレーションの計算複雑性を明らかにする分野はハミルトニアン複雑性(Hamiltonian Complexity)と呼ばれています。とりわけ、近年の量子コンピュータの量子超越性やNISQ(誤り訂正機能のない小型の量子コンピュータ)を用いた量子アルゴリズムの観点から、ハミルトニアン複雑性は量子情報分野において最も重要な研究対象の一つとなっています。本研究では、ハミルトニアン複雑性における数学的な未解決問題を解決していくことを目指しています。

研究主分野

数物系科学

研究関連分野

工学
情報学
総合理工
数理物理および物性基礎関連

キーワード

量子コンピューティング
量子エンタングルメント
ハミルトニアン複雑性
量子多体物理
量子アルゴリズム

主要論文

1. T. Kuwahara, K. Saito,
"Exponential Clustering of Bipartite Quantum Entanglement at Arbitrary Temperatures"
Physical Review X, 12, 021022 (2022)
2. T. Minato, K. Sugimoto, T. Kuwahara, and K. Saito,
"Fate of Measurement-Induced Phase Transition in Long-Range Interactions"
Phys. Rev. Lett. 128, 010603 (2022)
3. T. Kuwahara, K. Saito,
"Lieb-Robinson Bound and Almost-Linear Light Cone in Interacting Boson Systems"
Phys. Rev. Lett. 127, 070403 (2021)
4. A. Anshu, S. Arunachalam, T. Kuwahara, M. Soreimanifar (alphabet order),
"Sample-efficient learning of quantum many-body systems,"
Nature Physics, 17, 931–935 (2021)
5. T. Kuwahara, A. M. Alhambra, and A. Anshu,
"Improved thermal area law and quasi-linear time algorithm for quantum Gibbs states,"
Physical Review X, 11, 11047 (2021)
6. T. Kuwahara, K. Saito,
"Absence of Fast Scrambling in Thermodynamically Stable Long-Range Interacting Systems"
Physical Review Letters, 126, 030604 (2021)
7. T. Kuwahara, K. Saito,
"Area law of noncritical ground states in 1D long-range interacting systems"
Nature Communications, 11 4478 (2020)
8. T. Kuwahara, K. Saito,
"Strictly Linear Light Cones in Long-Range Interacting Systems of Arbitrary Dimensions,"
Physical Review X, 10, 031010 (2020)
9. T. Kuwahara, K. Kato, F. Brandao,
"Clustering of Conditional Mutual Information for Quantum Gibbs States above a Threshold Temperature,"
Physical Review Letters, 124, 220601 (2020)
10. T. Kuwahara, Keiji Saito,
"Eigenstate Thermalization from the Clustering Property of Correlation"
Physical Review Letters, 124, 200604 (2020)