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開放量子系としての量子計算機モデルと、それに基づく量子アルゴリズム

研究課題

研究課題/領域番号 18K13467
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分13010:数理物理および物性基礎関連
研究機関国立情報学研究所 (2022)
東京大学 (2018-2021)

研究代表者

添田 彬仁  国立情報学研究所, 情報学プリンシプル研究系, 准教授 (70707653)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2021年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2020年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2019年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2018年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
キーワード量子情報 / 量子情報(理論) / 量子アルゴリズム / 量子計算
研究成果の概要

量子計算機を、外部から操作可能な量子系と見なす場合、元から存在するダイナミクスを目的とする時間発展に変更する必要が生じる。また、元のダイナミクスにたいして完全なる知識を所持しない状況でダイナミクスを変更する場合や、ダイナミクスごとに操作方法を変更するコストを削減したい場合に存在する課題を解決する必要があるが、我々の研究成果はそのような状況下において、変更対象となる元のダイナミクスがユニタリ時間発展として見做せる場合(多くの量子計算機に応用が検討されている量子系においては妥当な仮定である)において、元のダイナミクスを複数回利用するという新しい観点より量子アルゴリズムを研究した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

量子計算は現在、多くの分野で大きな影響を持つと予想されている。新たな量子計算の手法が開発されれば、問題解決に向けた新しい道筋を提供する可能性がある。当研究は量子計算の領域で新しい視点を提供している。研究の結果として提出された新しい視点は、量子ダイナミクスの利用について、特に元のダイナミクスがユニタリ時間発展として見做せる場合についての理解を深める。これは、量子計算機を外部から効率的に操作する方法を理解するために重要なステップであり、量子計算の能力を最大限に引き出すための新しい手法を提供する可能性がある。

報告書

(6件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (57件)

すべて 2023 2022 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (11件) (うち国際共著 5件、 査読あり 10件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (44件) (うち国際学会 31件、 招待講演 5件)

  • [国際共同研究] IQOQI - Vienna(オーストリア)

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [国際共同研究] IQOQI(オーストリア)

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Universal construction of decoders from encoding black boxes2023

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Yoshida, Akihito Soeda, Mio Murao
    • 雑誌名

      Quantum

      巻: 7 ページ: 957-957

    • DOI

      10.22331/q-2023-03-20-957

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Transferring Quantum Information in Hybrid Quantum Systems Consisting of a Quantum System with Limited Control and a Quantum Computer2021

    • 著者名/発表者名
      Sakai Ryosuke、Soeda Akihito、Murao Mio
    • 雑誌名

      Hybrid Quantum Systems

      巻: 1 ページ: 315-347

    • DOI

      10.1007/978-981-16-6679-7_14

    • ISBN
      9789811666780, 9789811666797
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Optimal quantum discrimination of single-qubit unitary gates between two candidates2021

    • 著者名/発表者名
      Soeda Akihito、Shimbo Atsushi、Murao Mio
    • 雑誌名

      Physical Review A

      巻: 104 号: 2 ページ: 022422-022422

    • DOI

      10.1103/physreva.104.022422

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Consequences of preserving reversibility in quantum superchannels2021

    • 著者名/発表者名
      W. Yokojima, M.T. Quintino, A. Soeda and M. Murao
    • 雑誌名

      Quantum

      巻: 5 ページ: 441-441

    • DOI

      10.22331/q-2021-04-26-441

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Success-or-Draw: A Strategy Allowing Repeat-Until-Success in Quantum Computation2021

    • 著者名/発表者名
      Qingxiuxiong Dong, Marco Tulio Quintino, Akihito Soeda, and Mio Murao
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 126 号: 15 ページ: 126-126

    • DOI

      10.1103/physrevlett.126.150504

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Probabilistic exact universal quantum circuits for transforming unitary operations2019

    • 著者名/発表者名
      Quintino Marco T?lio、Dong Qingxiuxiong、Shimbo Atsushi、Soeda Akihito、Murao Mio
    • 雑誌名

      Physical Review A

      巻: 100 号: 6 ページ: 062339-062339

    • DOI

      10.1103/physreva.100.062339

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Robust controllability of two-qubit Hamiltonian dynamics2019

    • 著者名/発表者名
      Sakai Ryosuke、Soeda Akihito、Murao Mio、Burgarth Daniel
    • 雑誌名

      Physical Review A

      巻: 100 号: 4 ページ: 042305-042305

    • DOI

      10.1103/physreva.100.042305

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Complexity of Causal Order Structure in Distributed Quantum Information Processing: More Rounds of Classical Communication Reduce Entanglement Cost2019

    • 著者名/発表者名
      Wakakuwa Eyuri、Soeda Akihito、Murao Mio
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 122 号: 19 ページ: 190502-190502

    • DOI

      10.1103/physrevlett.122.190502

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Reversing Unknown Quantum Transformations: Universal Quantum Circuit for Inverting General Unitary Operations2019

    • 著者名/発表者名
      Quintino Marco T?lio、Dong Qingxiuxiong、Shimbo Atsushi、Soeda Akihito、Murao Mio
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 123 号: 21 ページ: 210502-210502

    • DOI

      10.1103/physrevlett.123.210502

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Complex conjugation supermap of unitary quantum maps and its universal implementation protocol2019

    • 著者名/発表者名
      Miyazaki Jisho、Soeda Akihito、Murao Mio
    • 雑誌名

      Physical Review Research

      巻: 1 号: 1 ページ: 013007-013007

    • DOI

      10.1103/physrevresearch.1.013007

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Implementing positive maps with multiple copies of an input state2019

    • 著者名/発表者名
      Dong Qingxiuxiong、Quintino Marco T?lio、Soeda Akihito、Murao Mio
    • 雑誌名

      Physical Review A

      巻: 99 号: 5 ページ: 052352-052352

    • DOI

      10.1103/physreva.99.052352

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Probabilistic exact construction of decoders from encoding black boxes2022

    • 著者名/発表者名
      Akihito Soeda
    • 学会等名
      Quantum Physics and Logic 2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] No tomography needed: input-agnostic inversion of unitary processes2022

    • 著者名/発表者名
      Akihito Soeda
    • 学会等名
      The 15th Asia Pacific Physics Conference
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Input-agnostic inversion of unitary processes2022

    • 著者名/発表者名
      Akihito Soeda
    • 学会等名
      OIST mini symposium
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Comparison of unknown unitary channels2022

    • 著者名/発表者名
      Yutaka Hashimoto, Akihito Soeda and Mio Murao
    • 学会等名
      25th Annual Quantum Information Processing conference (QIP2022)
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Entanglement assisited LOCC implementation of bipartite non-local unitary operations2022

    • 著者名/発表者名
      Timothy Forrer, Akihito Soeda and Mio Murao
    • 学会等名
      25th Annual Quantum Information Processing conference (QIP2022)
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] An algorithm for reducing entanglement cost required for distributed implementations of quantum circuits2022

    • 著者名/発表者名
      Kosuke Matsui, Jun-Yi Wu, Akihito Soeda and Mio Murao
    • 学会等名
      25th Annual Quantum Information Processing conference (QIP2022)
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Probabilistic exact implementation of an inverse map of black box isometry operations2022

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Yoshida, Akihito Soeda and Mio Murao
    • 学会等名
      25th Annual Quantum Information Processing conference (QIP2022)
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Universal construction of decoders from encoding black boxes2022

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Yoshida, Akihito Soeda and Mio Murao
    • 学会等名
      YITP international workshop Quantum Information Entropy in Physics
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Universal construction of decoders from unknown encoders2021

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Yoshida, Akihito Soeda and Mio Murao
    • 学会等名
      21th Asian Quantum Information Science Conference (AQIS 2021)
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 未知ユニタリチャンネルのcomparison2021

    • 著者名/発表者名
      Yutaka Hashimoto, Akihito Soeda and Mio Murao
    • 学会等名
      第45回量子情報技術研究会 (QIT45)
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 未知のエンコーダーを逆変換化するユニバーサルなプロトコル2021

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Yoshida, Akihito Soeda and Mio Murao
    • 学会等名
      第45回量子情報技術研究会 (QIT45)
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 高階量子演算における因果順序の古典制御2021

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Yoshida, Akihito Soeda and Mio Murao
    • 学会等名
      第66回物性若手夏の学校
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 未知の量子操作を反転する高階量子演算について2021

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Yoshida, Akihito Soeda and Mio Murao
    • 学会等名
      2021年度量子情報関東・関西合同Student Chapter
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] Consequences of preserving reversibility in quantum superchannels2020

    • 著者名/発表者名
      W. Yokojima, M. T. Quintino, A. Soeda, and M. Murao,
    • 学会等名
      Young Researchers Forum on Quantum Information Science 2020
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Consequences of preserving reversibility in quantum superchannels2020

    • 著者名/発表者名
      W. Yokojima, M. T. Quintino, A. Soeda, and M. Murao
    • 学会等名
      Q-Turn 2020
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Consequences of preserving reversibility in quantum superchannels2020

    • 著者名/発表者名
      W. Yokojima, M. T. Quintino, A. Soeda, and M. Murao
    • 学会等名
      The 20th Asian Quantum Information Science Conference
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Consequences of preserving reversibility in quantum superchannels2020

    • 著者名/発表者名
      W. Yokojima, M. T. Quintino, A. Soeda, and M. Murao
    • 学会等名
      The 24th Annual Conference on Quantum Information Processing
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Success-or-draw: A strategy allowing repeat-until-success in quantum computation2020

    • 著者名/発表者名
      Qingxiuxiong Dong, Marco Tulio Quintino, Akihito Soeda, and Mio Murao
    • 学会等名
      The 24th Annual Conference on Quantum Information Processing
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 学際領域としての量子情報2020

    • 著者名/発表者名
      添田彬仁
    • 学会等名
      豊田中央研究所セミナー
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Controlled quantum operations and combs, and their applications to?universal controllization of divisible unitary operations2020

    • 著者名/発表者名
      Qingxiuxiong Dong, Shojun Nakayama, Akihito Soeda and Mio Murao
    • 学会等名
      23rd Annual Conference on Quantum Information Processing
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Adaptive circuits exponentially outperforms parallel ones for universal unitary inversion2020

    • 著者名/発表者名
      Marco Tulio Quintino, Qingxiuxiong Dong, Atsushi Shimbo, Akihito Soeda and Mio Murao
    • 学会等名
      23rd Annual Conference on Quantum Information Processing
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Reversing unknown quantum transformations: A universal quantum circuit for inverting general unitary operations2020

    • 著者名/発表者名
      Marco Tulio Quintino, Qingxiuxiong Dong, Atsushi Shimbo, Akihito Soeda and Mio Murao
    • 学会等名
      Quantum Information Structure of Spacetime HKU workshop
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Reversing unknown quantum transformations: A universal quantum circuit for inverting general unitary operations2020

    • 著者名/発表者名
      Marco Tulio Quintino, Qingxiuxiong Dong, Atsushi Shimbo, Akihito Soeda and Mio Murao
    • 学会等名
      Japan-France Laboratories of Information
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 2量子ビットのハミルトニアン動力学系におけるロバスト動力学制御2020

    • 著者名/発表者名
      村尾美緒, 坂井亮介, 添田彬仁, Daniel Burgarth
    • 学会等名
      新学術領域ハイブリッド量子科学?第10回領域会議
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 量子計算機による量子ダイナミクスの変換アルゴリズム2020

    • 著者名/発表者名
      Marco Tulio Quintiono, 董青秀雄, 新保淳, 仲山将順, 添田彬仁, 村尾美緒
    • 学会等名
      新学術領域ハイブリッド量子科学?第10回領域会議
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 量子回路を用いた未知ユニタリゲートの逆変換の実装2019

    • 著者名/発表者名
      Marco Tulio Quintiono, 董青秀雄, 新保淳, 添田彬仁, 村尾美緒
    • 学会等名
      新学術領域ハイブリッド量子科学?第9回領域会議
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 因果律を緩和した高階量子演算の構造2019

    • 著者名/発表者名
      横島亘, Marco Tulio Quintiono, 添田彬仁, 村尾美緒
    • 学会等名
      新学術領域ハイブリッド量子科学?第9回領域会議
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Higher order quantum operations of blackbox unitaries2019

    • 著者名/発表者名
      Qingxiuxiong Dong, Jisho Miyazaki, Mio Murao, Shojun Nakayama, Atsushi Shimbo, Akihito Soeda, Marco T?lio Quintino
    • 学会等名
      International Symposium on Hybrid Quantum Systems 2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Reversing unknown quantum transformations: A universal quantum circuit for inverting general unitary operations2019

    • 著者名/発表者名
      Marco Tulio Quintino, Qingxiuxiong Dong, Atsushi Shimbo, Akihito Soeda and Mio Murao
    • 学会等名
      Topical Conference on Quantum Communication and Security 2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 未知ユニタリゲートの 逆変換化を実装するユニバーサル量子アルゴリズム2019

    • 著者名/発表者名
      添田彬仁、Marco Tulio Quintino、董青秀雄、 新保淳、添田彬仁 、村尾美緒
    • 学会等名
      新学術領域「ハイブリッド量子科学」第8回領域会議
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] ユニタリ操作を複数回利用し、その逆操作を実装する2019

    • 著者名/発表者名
      添田彬仁、キンチーノ・マルコ=トゥリオ、董青秀雄、新保厚、添田彬仁、村尾美緒
    • 学会等名
      日本物理学会第74回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Inverting unknown quantum operations2018

    • 著者名/発表者名
      Qingxiuxiong Dong, Marco Tulio Quintino, Atsushi Shimbo, Akihito Soeda, and Mio Murao
    • 学会等名
      International Conference on challenges in Quantum Information Science 2018 (CQIS2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The Cost of Implementing Non-Completely Positive Linear Maps: How to Construct "Forbidden" Quantum Operations and Supermaps2018

    • 著者名/発表者名
      Qingxiuxiong Dong, Marco Tulio Quintino, Akihito Soeda, and Mio Murao
    • 学会等名
      International Conference on challenges in Quantum Information Science 2018 (CQIS2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Robust control of two-qubit gates in Hamiltonian systems2018

    • 著者名/発表者名
      Ryosuke Sakai, Akihito Soeda, Mio Murao, and Daniel Burgarth
    • 学会等名
      International Conference on challenges in Quantum Information Science 2018 (CQIS2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Universal complex conjugation of quantum states and unitaries: Implementation algorithm and implications2018

    • 著者名/発表者名
      Akihito Soeda and Mio Murao
    • 学会等名
      International Conference on challenges in Quantum Information Science 2018 (CQIS2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Universal complex conjugation of unitaries2018

    • 著者名/発表者名
      Jisho Miyazaki, Akihito Soeda, and Mio Murao
    • 学会等名
      The 13th Conference on the Theory of Quantum Computation, Communication and Cryptography (TQC2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Equivalence determination of unitary operations: "Quantum learning" of quantum objects2018

    • 著者名/発表者名
      Atsuhi Shimbo, Akihito Soeda and Mio Murao
    • 学会等名
      Workshop on Quantum Software and Suantum Learning (QSQL 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Reversing unknown quantum transformations: A universal protocol for inverting general unitary operations2018

    • 著者名/発表者名
      Marco Tulio Quintino, Qingxiuxiong Dong, Akihito Soeda, and Mio Murao
    • 学会等名
      Modern Topics in Quantum Information
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Implementing positive maps with multiple copies of an input state2018

    • 著者名/発表者名
      Qingxiuxiong Dong, Marco Tulio Quintino, Akihito Soeda, and Mio Murao
    • 学会等名
      The 18th Asian Quantum Information Science Conference (AQIS2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Reversing unknown quantum transformations: A universal protocol for inverting general unitary operations2018

    • 著者名/発表者名
      Marco Tulio Quintino, Qingxiuxiong Dong, Akihito Soeda, and Mio Murao
    • 学会等名
      The 18th Asian Quantum Information Science Conference (AQIS2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Robust control of two-qubit gates in Hamiltonian systems2018

    • 著者名/発表者名
      Ryosuke Sakai, Akihito Soeda, Mio Murao, and Daniel Burgarth
    • 学会等名
      The 18th Asian Quantum Information Science Conference (AQIS2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Equivalence determination of unitary operations2018

    • 著者名/発表者名
      Akihito Soeda Shimbo Atsushi, Akihito Soeda, and Mio Murao
    • 学会等名
      The 18th Asian Quantum Information Science Conference (AQIS2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Higher-order quantum operations on unitary operations with multiple calls2018

    • 著者名/発表者名
      Akihito Soeda
    • 学会等名
      2018 International Workshop on Quantum Information, Quantum Computing and Quantum Control
    • 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] Universal complex conjugation of unitaries2018

    • 著者名/発表者名
      添田彬仁、宮崎慈生、村尾美緒
    • 学会等名
      新学術領域「ハイブリッド量子科学」第7回領域会議
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2024-01-30  

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