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マルチユーザ型量子ネットワーク(国際共同研究強化)

研究課題

研究課題/領域番号 15KK0007
研究種目

国際共同研究加速基金(国際共同研究強化)

配分区分基金
研究分野 通信・ネットワーク工学
研究機関名古屋大学

研究代表者

林 正人  名古屋大学, 多元数理科学研究科, 教授 (40342836)

研究期間 (年度) 2016 – 2019
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
11,700千円 (直接経費: 9,000千円、間接経費: 2,700千円)
キーワード測定型量子計算 / グラフ状態 / 自己検証 / 有意水準 / 誤り訂正 / 精度保証 / トポロジカル表面符号 / fault-tolerant型量子計算 / 仮説検定
研究成果の概要

本研究では,マルチユーザ型量子ネットワークの知見をもとに,自己精度保証が可能となる量子計算の研究を行った.このために,グラフ状態やハイパーグラフ状態などの巨大なエンタングル状態と局所測定の組み合わせで実現可能な測定型量子計算に注目した.そして,グラフ状態やハイパーグラフ状態などの純粋状態の検証について,様々な設定で研究を行った.特に,量子計算の自己精度保証のために,グラフ状態の特殊例である三角格子型クラスター状態の自己検証の方法を提案し,これを用いて,自己精度保証が可能となる量子計算の方法を提案した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

近年、量子計算に関する研究の機運が高まっている.しかし,量子計算はノイズに弱いため,正しく所望の動作が物理的になされているか検証する必要がある.一般に,得られた計算結果だけから,その正しさを検証することは困難である.しかし,測定型量子計算の場合,その計算プロセスは,局所操作と形が決まっている巨大なエンタングル状態の組み合わせで得られる.したがって,局所操作と巨大なエンタングル状態の双方について検証を行えば,検証が可能となる.このような方法で検証を行うことで,量子計算の計算結果の信頼性を保証することができる.

報告書

(5件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (36件)

すべて 2020 2019 2018 2017 2016

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (10件) (うち国際共著 6件、 査読あり 10件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (22件) (うち国際学会 21件、 招待講演 12件) 学会・シンポジウム開催 (1件)

  • [国際共同研究] 南方科技大学(中国)2019

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] 南方科技大学(中国)2018

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] シンガポール国立大学(シンガポール)2016

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] Efficient Verification of Pure Quantum States in the Adversarial Scenario2020

    • 著者名/発表者名
      H. Zhu and M. Hayashi
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 123 号: 26 ページ: 260504-260504

    • DOI

      10.1103/physrevlett.123.260504

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Optimal verification of two-qubit pure states2019

    • 著者名/発表者名
      K. Wang and M. Hayashi
    • 雑誌名

      Physical Review A

      巻: 100 号: 3 ページ: 032315-032315

    • DOI

      10.1103/physreva.100.032315

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Optimal verification and fidelity estimation of maximally entangled states2019

    • 著者名/発表者名
      H. Zhu and M. Hayashi
    • 雑誌名

      Physical Review A

      巻: 99 号: 5 ページ: 052346-052346

    • DOI

      10.1103/physreva.99.052346

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] General framework for verifying pure quantum states in the adversarial scenario2019

    • 著者名/発表者名
      H. Zhu and M. Hayashi
    • 雑誌名

      Physical Review A

      巻: 100 号: 6 ページ: 062335-062335

    • DOI

      10.1103/physreva.100.062335

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Efficient verification of hypergraph states2019

    • 著者名/発表者名
      H. Zhu and M. Hayashi
    • 雑誌名

      Physical Review Applied

      巻: 12 号: 5 ページ: 054047-054047

    • DOI

      10.1103/physrevapplied.12.054047

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Verifying commuting quantum computations via fidelity estimation of weighted graph states2019

    • 著者名/発表者名
      M. Hayashi and Y. Takeuchi,
    • 雑誌名

      New Journal of Physics

      巻: 21 号: 9 ページ: 093060-093060

    • DOI

      10.1088/1367-2630/ab3d88

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Quantum computational universality of hypergraph states with pauli-X and Z basis measurements2019

    • 著者名/発表者名
      Yuki Takeuchi, Tomoyuki Morimae and Masahito Hayashi
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 9 号: 1 ページ: 13585-13585

    • DOI

      10.1038/s41598-019-49968-3

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Self-guaranteed measurement-based blind quantum computation2018

    • 著者名/発表者名
      Masahito Hayashi and Michal Hajdusek
    • 雑誌名

      Physical Review A

      巻: 97 号: 5 ページ: 052308-052308

    • DOI

      10.1103/physreva.97.052308

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Verification of hypergraph states2017

    • 著者名/発表者名
      Tomoyuki Morimae, Yuki Takeuchi, and Masahito Hayashi
    • 雑誌名

      PHYSICAL REVIEW A

      巻: 96 号: 6 ページ: 062321-062321

    • DOI

      10.1103/physreva.96.062321

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Verifiable fault tolerance in measurement-based quantum computation2017

    • 著者名/発表者名
      Keisuke Fujii and Masahito Hayashi
    • 雑誌名

      PHYSICAL REVIEW A

      巻: 96 号: 3

    • DOI

      10.1103/physreva.96.030301

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Efficient Verification of Pure Quantum States in the Adversarial Scenario2020

    • 著者名/発表者名
      H. Zhu and M. Hayashi
    • 学会等名
      Quantum Information Processing 2020 (QIP)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Verification of Graph state, Hypergraph state, and Weighted graph state2019

    • 著者名/発表者名
      M. Hayashi
    • 学会等名
      Beyond iid Conference
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Verification of commuting quantum computations via fidelity estimation of weighted graph states2019

    • 著者名/発表者名
      M. Hayashi
    • 学会等名
      Mini-Workshop on Quantum Verification
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Verification of commuting quantum computations via fidelity estimation of weighted graph states2019

    • 著者名/発表者名
      M. Hayashi
    • 学会等名
      Quantum information and string theory 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Optimal Mechanism for Randomized Responses under Universally Composable Security Measure2019

    • 著者名/発表者名
      Yuuya Yoshida, Man-Hong Yung and Masahito Hayashi
    • 学会等名
      IEEE International Symposium on Information Theory (ISIT2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Finite-length security analysis in quantum key distribution2019

    • 著者名/発表者名
      Masahito Hayashi
    • 学会等名
      中国電子学会2019量子信息技術学術交流大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Various security in quantum information2019

    • 著者名/発表者名
      Masahito Hayashi
    • 学会等名
      Nagoya-SUSTech Quantum Information Workshop
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Asymptotic decoupling property, mixing condition and Hidden Markovian Process in quantum system2019

    • 著者名/発表者名
      Masahito Hayashi
    • 学会等名
      Mathematical Aspects in Current Quantum Information Theory
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Discrimination in general probability theory2019

    • 著者名/発表者名
      Masahito Hayashi
    • 学会等名
      Interactions between Noncommutative Analysis and Quantum Information Theory
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Semi-Finite Length Analysis for Secure Random Number Generation2019

    • 著者名/発表者名
      Masahito Hayashi
    • 学会等名
      2019 IEEE International Symposium on Information Theory
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Secure list decoding2019

    • 著者名/発表者名
      Masahito Hayashi
    • 学会等名
      2019 IEEE International Symposium on Information Theory
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Quantum network coding2019

    • 著者名/発表者名
      Masahito Hayashi
    • 学会等名
      Summer Workshop on Quantum Algorithm and Quantum Software
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Quantum Private Information Retrieval2019

    • 著者名/発表者名
      Masahito Hayashi
    • 学会等名
      the 2019 workshop on probability and information theory
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Optimal Mechanism for Randomized Responses under Universally Composable Security Measure2019

    • 著者名/発表者名
      Yuuya Yoshida, Man-Hong Yung, and Masahito Hayashi
    • 学会等名
      2019 IEEE International Symposium on Information Theory
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Measurement-Based Quantum Computation and Its Verification2018

    • 著者名/発表者名
      Masahito Hayashi
    • 学会等名
      Second Hong Kong-Shenzhen Workshop on Quantum Information Science
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Verification of Measurement-Based Quantum Computation2017

    • 著者名/発表者名
      Masahito Hayashi
    • 学会等名
      IHP conference on Quantum Information Theory
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Verification of Measurement-Based Quantum Computation2017

    • 著者名/発表者名
      Masahito Hayashi
    • 学会等名
      International Workshop on Quantum Computing and Quantum Information Processing 2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Role of Hypothesis Testing in Quantum Information Theory2017

    • 著者名/発表者名
      Masahito Hayashi
    • 学会等名
      Asian Conference on Quantum Information Science (AQIS 17)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Verification of Measurement-Based Quantum Computation2017

    • 著者名/発表者名
      Masahito Hayashi
    • 学会等名
      Trustworthy Quantum Information,
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Self-guaranteed measurement-based quantum computation2017

    • 著者名/発表者名
      Masahito Hayashi and Michal Hajdusek
    • 学会等名
      Asian Conference on Quantum Information Science (AQIS 17)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Verifiable fault-tolerance in measurement-based quantum computation2017

    • 著者名/発表者名
      Keisuke Fujii and Masahito Hayashi
    • 学会等名
      Asian Conference on Quantum Information Science (AQIS 17)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Self-guaranteed measurement-based quantum computation2016

    • 著者名/発表者名
      Masahito Hayashi and Michal Hajdusek
    • 学会等名
      The International Conference on Quantum Communication, Measurement and Computing (QCMC2016)
    • 発表場所
      Singapore
    • 年月日
      2016-07-04
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会・シンポジウム開催] Nagoya-SUSTech Quantum Information Workshop2019

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

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公開日: 2016-10-04   更新日: 2021-02-19  

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