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Quantum Sockets: Programming Quantum Repeater Network Testbeds

研究課題

研究課題/領域番号 16H02812
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 情報ネットワーク
研究機関慶應義塾大学

研究代表者

Van・Meter Rodney  慶應義塾大学, 環境情報学部(藤沢), 准教授 (90458977)

研究協力者 佐藤 貴彦  
松尾 賢明  
永山 翔太  
鈴木 茂哉  
TAHERKHANI Mohammed Amin  
DEVITT Simon  
STEPHENS Ashley  
GREENTREE Andrew  
HORSMAN Dominic  
FOWLER Austin  
CHOI Byung-Soo  
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
15,080千円 (直接経費: 11,600千円、間接経費: 3,480千円)
2018年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2017年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2016年度: 6,890千円 (直接経費: 5,300千円、間接経費: 1,590千円)
キーワード量子中継器 / 量子分散アルゴリズム / 量子通信 / 量子ネットワーク / 量子情報 / dist. quant. computation / quantum repeater / quantum Internet / quantum network / quantum socket / quantum programming / Byzantine agreement / quantum Byzantine / Quantum repeater network / 量子リピーター / 量子バザンチン将軍問題
研究成果の概要

量子インターネットのエンジニアリングを推進した。Fowlerの通信アーキテクチャはsurface code誤り訂正をもとに設計される。まず最初に、我々はデバイスの欠陥からくるsurface codeの誤り耐性を向上し、資源消費の効率化を促す改善案を提案した。また、ネットワーク間での量子通信を可能とするルールベースの通信制御プロトコルを開発し、それをもとに、異なる品質のデバイスからなる量子インターネット上でより堅牢な接続を確立するために必要となる分散型量子トモグラフィプロトコルを考案した。
考案したプロトコルの評価を行うため、新しいシミュレータを開発し、性能の分析を行った。

研究成果の学術的意義や社会的意義

量子インターネットは古典通信に用いられる暗号技術に寄与することが、もっとも大きい社会的意義として挙げられる。量子コンピュータ間の接続や、高精度分散量子センサーネットワークの構築の実現可能性は日々高まっている。考案する新しいアルゴリズムや量子インターネットプロトコルは、今回開発したシミュレータの上で性能の検証を行うことができる。
よって、今後実世界でデプロイしていくプロトコルの検証を前もって行えるため、その信頼性を高めることが可能である。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (29件)

すべて 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (5件) 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 6件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 3件、 謝辞記載あり 5件) 学会発表 (17件) (うち国際学会 10件、 招待講演 4件)

  • [国際共同研究] Shahid Baheshti University(Iran)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Southern California/Google(米国)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] Macquarie University(Australia)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] Durham University(United Kingdom)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] ETRI(韓国)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] Analysis of measurement-based quantum network coding over repeater networks under noisy conditions2018

    • 著者名/発表者名
      Takaaki Matsuo, Takahiko Satoh, Shota Nagayama, and Rodney Van Meter
    • 雑誌名

      Physical Review A

      巻: 97 号: 6 ページ: 062328-062328

    • DOI

      10.1103/physreva.97.062328

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Resource-aware system architecture model for implementation of quantum aided Byzantine agreement on quantum repeater networks2017

    • 著者名/発表者名
      Mohammad Amin Taherkhani, Keivan Navi and Rodney Van Meter
    • 雑誌名

      Quantum Science and Technology

      巻: 3 号: 1 ページ: 014011-014011

    • DOI

      10.1088/2058-9565/aa9bb1

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] State injection, lattice surgery, and dense packing of the deformation-based surface code2017

    • 著者名/発表者名
      Nagayama, Shota and Satoh, Takahiko and Van Meter, Rodney
    • 雑誌名

      Physical Review A

      巻: 95 号: 1 ページ: 012321-012321

    • DOI

      10.1103/physreva.95.012321

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] High-speed quantum networking by ship2016

    • 著者名/発表者名
      Devitt, Simon J and Greentree, Andrew D and Stephens, Ashley M and Van Meter, Rodney
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 6 号: 1 ページ: 36163-36163

    • DOI

      10.1038/srep36163

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Interoperability in encoded quantum repeater networks2016

    • 著者名/発表者名
      Nagayama, Shota and Choi, Byung-Soo and Devitt, Simon and Suzuki, Shigeya and Van Meter, Rodney
    • 雑誌名

      Physical Review A

      巻: 93 号: 4 ページ: 042338-042338

    • DOI

      10.1103/physreva.93.042338

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] The Path to Scalable Distributed Quantum Computing2016

    • 著者名/発表者名
      Rodney Van Meter and Simon Devitt
    • 雑誌名

      IEEE Computer

      巻: 49 号: 9 ページ: 31-42

    • DOI

      10.1109/mc.2016.291

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Surface code error correction on a defective lattice2016

    • 著者名/発表者名
      Shota Nagayama and Austin G Fowler and Dominic Horsman and Simon J Devitt and Rodney Van Meter
    • 雑誌名

      New Journal of Physics

      巻: 19 号: 2 ページ: 023050-023050

    • DOI

      10.1088/1367-2630/aa5918

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Quantum Sockets for the NISQ Era Quantum Internet2018

    • 著者名/発表者名
      Takahiko Satoh
    • 学会等名
      18th Asian Quantum Information Science Conference
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The Quantum Internet2018

    • 著者名/発表者名
      Rodney Van Meter
    • 学会等名
      SPIE Remote Sensing and Defence + Security
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] The Quantum Internet2018

    • 著者名/発表者名
      Rodney Van Meter
    • 学会等名
      Joint Conference on Computer Science and Software Engineering
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Quantum Connections2018

    • 著者名/発表者名
      Rodney Van Meter
    • 学会等名
      2018 IEEE Photonics Society Summer Topical Meeting Series
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Challenges in Designing the Quantum Internet2018

    • 著者名/発表者名
      Rodney Van Meter
    • 学会等名
      International Conference on Challenges in Quantum Information Science
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Vision for a QIRG: Quantum Internet Research Group2018

    • 著者名/発表者名
      Rodney Van Meter, Stephanie Wehner
    • 学会等名
      Internet Research Task Force
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Distributed quantum computing systems: Technology to quantum circuits2017

    • 著者名/発表者名
      Rodney Van Meter
    • 学会等名
      2017 Symposium on VLSI Circuits
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Analysis of Measurement-based Quantum Network Coding Protocol over Repeater Networks under Noisy Conditions2017

    • 著者名/発表者名
      Takaaki Matsuo, Takahiko Satoh, Shota Nagayama, Rodney Van Meter
    • 学会等名
      2nd Workshop for Quantum Repeaters and Networks
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Optimal Fidelity Estimation in Purification for the Fastest Bootstrap of a Quantum Link2017

    • 著者名/発表者名
      Takafumi Oka, Takahiko Satoh, Rodney Van Meter
    • 学会等名
      2nd Workshop for Quantum Repeaters and Networks
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Error and resource estimation of generalized heterogeneous coded Bell pairs2017

    • 著者名/発表者名
      Shota Nagayama
    • 学会等名
      2nd Workshop for Quantum Repeaters and Networks
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 2.5G Quantum Repeaters2017

    • 著者名/発表者名
      Rodney Van Meter, Takahiko Satoh, Shota Nagayama, Takaaki Matsuo, Shigeya Suzuki
    • 学会等名
      2nd Workshop for Quantum Repeaters and Networks
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Resource-aware system architecture model for implementation of quantum aided Byzantine agreement on quantum repeater networks2017

    • 著者名/発表者名
      Mohammad Amin Taherkhani, Keivan Navi, Rodney Van Meter
    • 学会等名
      2nd Workshop for Quantum Repeaters and Networks
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Scalable quantum router architecture with code interoperability2016

    • 著者名/発表者名
      Shota Nagayama, Shigeya Suzuki, Takahiko Satoh, Takaaki Matsuo and Rodney Van Meter
    • 学会等名
      International Conference on Quantum Communication, Measurement and Computing (QCMC)
    • 発表場所
      Singapore
    • 年月日
      2016-07-04
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Wide-area topology of a Quantum Internet2016

    • 著者名/発表者名
      Takaaki Matsuo, Takahiko Satoh, Shota Nagayama, Shigeya Suzuki and Rodney Van Meter
    • 学会等名
      International Conference on Quantum Communication, Measurement and Computing (QCMC)
    • 発表場所
      Singapore
    • 年月日
      2016-07-04
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Architecture of software simulation of a Quantum Internet2016

    • 著者名/発表者名
      Shigeya Suzuki, Rodney Van Meter, Shota Nagayama, Takahiko Satoh and Takaaki Matsuo
    • 学会等名
      International Conference on Quantum Communication, Measurement and Computing (QCMC)
    • 発表場所
      Singapore
    • 年月日
      2016-07-04
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Routing on a Quantum Internet2016

    • 著者名/発表者名
      Takahiko Satoh, Shigeya Suzuki, Shota Nagayama, Takaaki Matsuo and Rodney Van Meter
    • 学会等名
      International Conference on Quantum Communication, Measurement and Computing (QCMC)
    • 発表場所
      Singapore
    • 年月日
      2016-07-04
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Large-Scale Simulation of the Quantum Internet2016

    • 著者名/発表者名
      Rodney Van Meter, Shigeya Suzuki, Shota Nagayama, Takahiko Satoh, Takaaki Matsuo, Amin Taherkhani, Simon Devitt and Joe Touch
    • 学会等名
      International Conference on Quantum Communication, Measurement and Computing (QCMC)
    • 発表場所
      Singapore
    • 年月日
      2016-07-04
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2022-10-07  

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