2012 Fiscal Year Research-status Report
デコヒーレンスフリー量子情報処理のためのシステム制御理論
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24760341
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Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
山本 直樹 慶應義塾大学, 理工学部, 准教授 (40513289)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 量子情報 / システム制御理論 / デコヒーレンスフリー |
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| Research Abstract |
量子情報処理の実現に有用な概念である「デコヒーレンスフリー部分空間(DFS)」の設計理論を、振動子系などを含む「連続値線形システム」の場合に、システム制御理論に基づいて構築した。申請書でも記載した通り、スピン系などの離散値システムにおいてはそのような設計理論は存在したが、連続値線形の場合においては初の成果である。
具体的には、与えられたシステムにおいて、ＤＦＳが存在するための必要十分条件を求めた。これは、システム制御理論における「可制御性・可観測性」の概念を利用したものである。この必要十分条件はある行列のランク条件で記述されており、それが満たされるか否かの判定は直ちに行える。これは、同時に、システムの設計指針をも与える。実際、この条件を用いて複合振動子系やイオントラップ系においてＤＦＳの構成法を具体的に示した。以上の成果は論文としてまとめて投稿中であるとともに、プレプリントサーバarXivにアップロードされている。
さらに、当初の目標を超えて、ＤＦシステムを量子情報処理へ具体的な形で応用するための有用なスキームを考案することができた。具体的には、「量子メモリ」すなわち量子状態の書き込み・保存・取り出しをＤＦシステム上で行うためのスキームを提案した。これはオーストラリア国立大学・Matthew James教授との共同研究の成果であり、現在、論文執筆中である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
「研究実績の概要」で記載した通り、当初の目的であるＤＦシステムの設計理論を構築したことに加え、その量子情報への応用法を提案した。
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| Strategy for Future Research Activity |
申請書に記載した通り、「LQG制御」などのシステム制御理論の道具を用いて、DFSに基づく量子情報処理を安定・ロバスト化するための方法論を与える。また、具体的な物理系を提案する。また、前年度、量子メモリへの応用法を与えることに成功しているので、とくにこの枠組みで制御問題を考案し、制御による安定なメモリシステムの設計法
を与えることを目指す。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
主に、量子制御関係の国際会議（PRACQSYS：於米国）、および制御理論関係の国際会議(CDC：於イタリア)への出張費用に充てる。
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