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情報幾何モデルの離散構造解析に基づく高次幾何アルゴリズムとその応用の研究

研究課題

研究課題/領域番号 13480079
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 計算機科学
研究機関東京大学

研究代表者

今井 浩  東京大学, 大学院・情報理工学系研究科, 教授 (80183010)

研究分担者 森山 園子  東京大学, 大学院・情報理工学系研究科, 助手 (20361537)
稲葉 真理  東京大学, 大学院・情報理工学系研究科, 特任助教授 (60282711)
今井 桂子  中央大学, 情報工学科, 教授 (70203289)
兼定 邦彦 (定兼 邦彦)  九州大学, システム情報科学研究院, 助教授 (20323090)
淺井 健一 (浅井 健一)  お茶の水女子大学, 理学部・情報科学科, 助教授 (10262156)
丹羽 純平  東京大学, 大学院・情報理工学系研究科, 助手 (90343095)
研究期間 (年度) 2001 – 2004
研究課題ステータス 完了 (2004年度)
配分額 *注記
14,800千円 (直接経費: 14,800千円)
2004年度: 3,000千円 (直接経費: 3,000千円)
2003年度: 3,100千円 (直接経費: 3,100千円)
2002年度: 3,700千円 (直接経費: 3,700千円)
2001年度: 5,000千円 (直接経費: 5,000千円)
キーワード計算幾何 / 量子情報幾何 / 量子通信路容量 / Webグラフ / 有向マトロイド / シェリング / 情報圧縮 / 計算代数 / 情報幾何 / 量子計算幾何 / グレブナ基底 / 標準対 / 量子情報 / エンタングルメント / 離散システム / 量子情報システム
研究概要

本研究では,Web構造・量子情報構造や知識などコンピュータ内で対象を表現した際,対象物が自然と数値化されて本来の構造を反映した幾何空間が導入され,その位相幾何空間上での様々な情報処理アルゴリズムを研究・開発することを目指した.特に,その離散的構造を解析することによって,コンピュータで対象からの知識獲得など種々の高次の処理をその幾何構造を通して行うことを目的とする.本研究により,Web構造により構成される位相構造上でのアルゴリズムの開発,幾何構造を量子情報幾何の空間にまで広げて量子情報処理における幾何構造活用への発展、位相幾何構造としてシェリングとその双対構造の研究、さらにその計算代数への展開も図ることが実現できた.
Web構造については,リンクによるページ間の頂戴規模グラフ構造の圧縮をその特性を活用して実現し,将来圧縮した情報上での検索の可能性も示すことができた.低次元位相幾何構造の代表的なものである単体的複体でのシェリングについて,それを有向マトロイドに拡張して計算代数的側面からも研究を展開する基礎成果を得た.
量子情報処理においては,そのパワーの源である量子エンタングルメントについて,幾何構造を活用してエンタングルしている度合いにより構成される量子状態の階層構造を解明した.特に,量子エンタングルメント量と量子通信路容量の典型であるHolevo容量との関係が明らかになり,Holevo容量計算のための計算幾何アルゴリズムについて,量子情報幾何空間での計算幾何として独自の新展開を与えることができた.

報告書

(5件)
  • 2004 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2003 実績報告書
  • 2002 実績報告書
  • 2001 実績報告書
  • 研究成果

    (36件)

すべて 2005 2004 その他

すべて 雑誌論文 (16件) 図書 (2件) 文献書誌 (18件)

  • [雑誌論文] Qubit Channels which Require Four Inputs to Achieve Capacity : Implications for Additivity Conjectures.2005

    • 著者名/発表者名
      M.Hayashi, H.Imai, K.Matsumoto, M.B.Ruskai, T.Shimono
    • 雑誌名

      Quantum information and Computation Vol.5

      ページ: 13-31

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Numbers of Primal and Dual Bases of Network Flow and Unimodular Integer Programs2005

    • 著者名/発表者名
      T.Ishizeki, H.Nakayama, H.Imai
    • 雑誌名

      Journal of the Operations Research Society of Japan (採録済)

    • NAID

      110001868874

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Holevo容量を求める外近似切除平面アルゴリズム2005

    • 著者名/発表者名
      大音真由美, 今井桂子
    • 雑誌名

      電子情報通信学会論文誌A August(採録済)

    • NAID

      110003314136

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Numbers of Primal and Dual Bases of Network Flow and Unimodular Integer Programs2005

    • 著者名/発表者名
      T.Ishizeki, H.Nakayama, H.Imai
    • 雑誌名

      Journal of the Operations Research Society of Japan (accepted for publication)

    • NAID

      110001868874

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Qubit Channels which Require Four Inputs to Achieve Capacity : Implications for Additivity Conjectures.2005

    • 著者名/発表者名
      M.Hayashi, H.Imai, K.Matsumoto, M.B.Ruskai, T.Shimono
    • 雑誌名

      Quantum Information and Computation Vol.5

      ページ: 13-31

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] An outer approximation cutting-plane algorithm for computing the Holevo Capacity.2005

    • 著者名/発表者名
      Mayumi Oto, Keiko Imai
    • 雑誌名

      The IEICE Transactions on Fundamentals, Communications and Computer Sciences (Japanese Edition) (accepted for publication)

    • NAID

      110003314136

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Qubit Channels which Require Four Inputs to Achieve Capacity : Implications for Additivity Conjectures2005

    • 著者名/発表者名
      M.Hayashi, H.Imai, K.Matsumoto, M.B.Ruskai, T.Shimono
    • 雑誌名

      Quantum Information and Computation Vol.5

      ページ: 13-31

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Holevo容量を求める外近似切除平面アルゴリズム2005

    • 著者名/発表者名
      大音真由美, 今井桂子
    • 雑誌名

      電子情報通信学会論文誌A August(発表予定)

    • NAID

      110003314136

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Families of Tight Bell Inequality Derived from Classes of Facets of Cut Polytopes2004

    • 著者名/発表者名
      T.Ito, Y.Sasaki, H.Imai, D.Avis
    • 雑誌名

      Proceedings of the ERATO Conference on Quantum Information Science (EQIS 2004)

      ページ: 78-79

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 実績報告書 2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Compact Encoding of the Web Graph Exploiting Various Power Distributions.2004

    • 著者名/発表者名
      Y.Asano, T.Ito, H.Imai, M.Toyoda, M.Kitsuregawa
    • 雑誌名

      IEICE Trans.Fundamentals Vol.E87-A, No.9

      ページ: 1183-1184

    • NAID

      110003213015

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Finding Neighbor Communities in the Web Using an Inter-site Graph.2004

    • 著者名/発表者名
      Y.Asano, H.Imai, M., Toyoda, M.Kitsuregawa
    • 雑誌名

      IEICE Trans.Inform.& Syst. Vol.E87-D, No.9

      ページ: 2163-2170

    • NAID

      110003214109

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Families of Tight Bell Inequality Derived from Classes of Facets of Cut Polytopes2004

    • 著者名/発表者名
      T.Ito, Y.Sasaki, H.Imai, D.Avis
    • 雑誌名

      Proceedings of the ERATO Conference on Quantum Information Science

      ページ: 78-79

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Finding Neighbor Communities in the Web Using an Inter-site Graph.2004

    • 著者名/発表者名
      Y.Asano, H.Imai, M.Toyoda, M.Kitsuregawa
    • 雑誌名

      IEICE Trans.Inform.& Syst Vol.E87-D, No.9

      ページ: 2163-2170

    • NAID

      110003214109

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Compact Encoding of the Web Graph Exploiting Various Power Distributions.2004

    • 著者名/発表者名
      Y.Asano, T.Ito, H.Imai, M.Toyoda, M.Kitsuregawa
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences Vol.E87-A, No.9

      ページ: 1183-1184

    • NAID

      110003213015

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Finding Neighbor Communities in the Web Using an Inter-site Graph.2004

    • 著者名/発表者名
      Y.Asano, H.Imai, M.Toyoda, M.Kitsuregawa
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Information and Systems Vol.E87-D, No.9

      ページ: 2163-2170

    • NAID

      110003214109

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Non-LP Orientations, Non-Line Shelling and Non-Representable Oriented Matroids2004

    • 著者名/発表者名
      K.Fukuda, S.Moriyama, Y.Okamoto
    • 雑誌名

      IEICE Technical Report COMP May

    • NAID

      110003178873

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [図書] 情報セキュリテイハンドブック,量子暗号の章2004

    • 著者名/発表者名
      今井浩, 富田章久, 小林弘忠
    • 総ページ数
      15
    • 出版者
      オーム社
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [図書] Quantum Cryptography, a chapter in Information Security Handbook2004

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Imai, Akihisa Tomita, Hirotada Kobayashi
    • 総ページ数
      15
    • 出版者
      Ohmsha
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Ishizeki, H.Imai: "Standard Pairs for Lawrence-Type Matrices and Their Applications to Several Lawrence-Type Integer Programs."Optmization Methods and Software. Vol.18 no4. (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] H.Fan, K.Matsumoto, H.Imai: "Quantify entanglement by concurrence hierarchy."Phys.A : Math.Gen. 36 No 14. (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Asano, T.Ito, H.Imai, M.Toyoda, M.Kitsuregawa: "Compact Encoding of the Web Graph Exploiting Various Power Laws --- Statistical Reason Behind Link Database."Lecture Notes in Computer Science. Vol.2762. (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Asano, H.Imai, M.Toyoda, M.Kitsuregawa: "Finding Neighbor Communities in the Web using Inter-site Graph."Lecture Notes in Computer Science. Vol.2736. (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Asano, T.Ito, H.Imai, M.Toyoda, M.Kitsuregawa: "Compact Encoding of the Web Graph Exploiting Various Power Distributions."IEICE Trans. (to appear). (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Asano, H.Imai, M.Toyoda, M.Kitsuregawa: "A New Framework using Sites for Link-based Mining Communities from the Web."IEICE Trans. (to appear). (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] T.Okazaki, K.Sadakane, H.Imai: "Data Compression Method Combining Properties of PPM and CTW""Progress in Discovery Science 2001" (S.Arikawa and A. Shinohara, eds.), Lecture Notes in Artificial IntelligenceLecture Notes in Artificial Intelligence. Vol.2281. 268-283 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] H.Fan, G.Weihs, K.Matsumoto, H.Imai: "Cloning of Symmetric d-Level Photonic States in Physical Systems"Physical Review A. 66,024307. 1-4 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] H.Fan, K.Matsumoto, X.-B.Wang, H.Imai: "Phase-Covariant Quantum Cloning"J. Phys. A : Math. Gen.. 35. 7415-7423 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] S.Moriyama, A.Nagai, H.Imai: "Fast and Space-Efficient Algorithms for Deciding Shellability of Simplicial Complexes of Large Size Using h-Assignments"Proceedings of the 1st International Congress of Mathematical Software World Scientific. 82-92 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] T.Yamasaki, H.Kobayashi, Y.Tokunaga, H.Imai: "One-Way Probabilistic Reversible and Quantum One-Counter Automata"Theoretical Computer Science. Vol.289,No.2. 963-976 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] H.Imai, T.Masada, F.Takeuchi, K.Imai: "Enumerating Triangulations in General Dimensions"International Journal of Computational Geometry and Applications. Vol.12,No.6. 455-480 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Ishizeki, H.Imai: "Groebner Bases of Acyclic Directed Graphs and Minimum Cost Flow Problems"Proceedings of the 2nd Japanese-Hungarian Symposium on Discrete Mathematics and Its Applications, Budapest, April 2001. 82-91 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] H.Imai, M.Hachimori, M.Hamada, H.Kobayashi, K.Matsumoto: "Optimization in Quantum Computation and Information"Proceedings of the 2nd Japanese-Hungarian Symposium on Discrete Mathematics and Its Applications, Budapest, April 2001. 60-69 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 下浦弘, 西村茂樹, 天目健二, 岩元健, 石関隆幸, 小林弘忠, 今井浩: "通過順序に基づく車群マッチングと旅行時間推定"電気学会論文誌D. (採録済). (2002)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] H.Imai, K.Imai, K.Inaba, K.Kubota: "GIS Infrastructure in Japan-Developments and Algorithmic Researchers. A Chapter in "Nontraditional Database Systems""IPSJ. (採録済). (2002)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 今井浩: "計算幾何"アルゴリズム工学(杉原厚吉, 茨木俊秀, 浅野孝夫, 山下雅史編),共立出版. 28-33 (2002)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 今井浩: "マトロイドと統計物理・結び目"アルゴリズム工学(杉原厚吉, 茨木俊秀, 浅野孝夫, 山下雅史編),共立出版. 137-143 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書

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公開日: 2001-04-01   更新日: 2016-04-21  

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