Osaka Univ. Particle Physics Theory Group
Intensive Lectures

特別講義　AI
量子情報と量子熱力学

講師／Instructor

沙川　貴大　(東京大学 大学院工学系研究科 准教授)

日時／Day and Period

1月8日（水）10:30-12:00, 13:00-14:30, 14:40-16:10
1月9日（木）10:30-12:00, 13:00-14:30, 14:40-16:10
1月10日（金）10:30-11:45, 13:00-14:00(Seminar(English))

場所／Room

1/8 D407
1/9 D403
1/10 E210 (セミナーH701)

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授業の目的と概要/Course Objective

近年、量子情報理論に基づいて物理現象を理解する試みが盛んに行われており、理論物理学の新たな地平を切り開くことが期待されている。本講義では、量子情報理論の基礎と、その量子熱力学への応用について講義する。まず古典情報理論の入門から出発し、量子情報理論の基本的な概念について解説する。とくにリソース理論と呼ばれる近年注目を集めている理論体系について解説する。リソース理論は、エンタングルメントや量子コヒーレンスなど情報理論的な「リソース」を定量化するために幅広く用いられるが、本講義では特にそれが量子系の熱力学の現代的な定式化を与えることを見る。また、余裕があれば量子仮説検定などの関連する話題にも触れたい。

学習目標／Learning Goals

量子情報理論におけるエントロピーや相対エントロピー（Kullback-Leibler divergence）、さらにmajorizationと呼ばれる概念について学ぶ。また、これらの概念がどのように熱力学に応用されるか、とくに情報エントロピーと熱力学エントロピーの関わりや、熱力学第二法則とその拡張の情報理論的な導出について学ぶ。

履修条件・受講条件/Requirement / Prerequisite

特になし。学部レベルの量子力学の知識は前提とするが、情報理論の予備知識は前提としない。

授業計画/Class Plan

1. 古典情報入門
2. 古典系の熱力学とリソース理論
3. 量子情報入門
4. 量子系の熱力学とリソース理論
5. 情報スペクトルとマクロ量子熱力学

授業外における学習／Independent Study Outside of Class

特になし

教科書・教材/Textbooks

特になし

参考文献/Reference

講義中に指示する。

成績評価/Grading Policy

出席とレポートによる。

コメント/Other Remarks

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