量子物理におけるエネルギー伝達には、まず情報を通す必要があることを発見 東京大学

東京大学 国際高等研究所 カブリ数物連携宇宙研究機構（Kavli IPMU）の大栗博司教授らの研究グループが、量子物理においてエネルギーを透過させるために情報の透過が必要であることを示す新たな不等式を発見しました。この研究は、特に量子臨界系の共形場理論を対象に、エネルギー透過率と情報量透過率、さらに場の量子論におけるヒルベルト空間の大きさに関連する三つの量の関係を明確化。従来は計算困難とされていたエネルギーと情報の透過率の関係性に、新しい光を当てた意義ある成果です。

研究の背景には、2つの量子多体系が接合する際に発生する「境界面」におけるエネルギーや情報の流れの理解が課題となっていました。この境界面での透過率を正確に把握することは難しく、特に対称性の破壊によって計算がより困難になることが問題視されていたのです。しかし、今回の研究ではホログラフィー原理と呼ばれる新たな理論的手法を応用することで、これまでに解明できなかった部分が見事にクリアされました。

この不等式による発見は、エネルギーと情報の透過率が、ヒルベルト空間の大きさの指標を超えることはないということを示しています。つまり、「エネルギーを通すためには、まず情報を通す必要がある」という基本的な物理法則を、新たな数理的枠組みで証明したのです。この法則は非常にシンプルながらも、今後の境界面物理学において広く応用されることが期待されています。特に、情報量透過率が本質的な役割を果たす分野や、量子情報科学における新たな方向性を示す一助となるでしょう。

この研究成果は、エネルギーや情報の流れがどのように制約されるかを示すだけでなく、現代物理学における「物理」と「情報」の融合領域の理解を一歩深めるものです。情報理論や物理法則がどのように共鳴し合い、新たな知見を生み出すのか、その可能性を大いに感じさせる研究です。

詳細内容は、東京大学 国際高等研究所 カブリ数物連携宇宙研究機構が提供する元記事を参照してください。

【引用元】

エネルギー透過には情報が必要 ～境界面上の物理に迫る～

【読み上げ】
VOICEVOX 四国めたん/No.7