Development of Robust Quantum Error Correction by Continuous-Time Quantum Feedback Control

• Project/Area Number: 23K26126
• Project/Area Number (Other): 23H01432 (2023)
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund (2024); Single-year Grants (2023)
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 21040:Control and system engineering-related
• Research Institution: Reitaku University (2024); The University of Tokyo (2023)
• Principal Investigator: 津村 幸治 麗澤大学, 工学部, 教授 (80241941)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 大木 健太郎 京都大学, 情報学研究科, 助教 (40639233) ; 田中 冬彦 大阪大学, 全学教育推進機構, 教授 (90456161) ; 大関 真之 東京工業大学, 理学院, 教授 (80447549)
• Project Period (FY): 2023-04-01 – 2026-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥18,590,000 (Direct Cost: ¥14,300,000、Indirect Cost: ¥4,290,000); Fiscal Year 2025: ¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000); Fiscal Year 2024: ¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000); Fiscal Year 2023: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
• Keywords: 制御理論 / 量子誤り訂正 / 量子情報理論 / 量子統計 / 量子計算理論

Outline of Research at the Start

量子誤り訂正の過程が雑音化での「誤り検出」(量子状態の観測と推定)と検出信号に基づく「誤り訂正」(量子状態への操作)からなることに注目し，ノイズの影響下にある量子フィードバック制御系の制御問題ととらえ，量子制御理論・量子情報理論・量子計算理論を援用し，高性能な量子誤り訂正システムのための理論・設計手法を開発する．具体的に次の4課題の解決を目指す．課題1：量子誤り符号および観測系の設計と量子状態推定の実現，課題2：連続時間量子フィードバック制御によるロバストな符号化・復号化，課題3:連続時間量子フィードバック制御によるロバストな量子誤り訂正の実現，課題4：量子機械学習による状態推定の高性能化．