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量子優位性の根源:状態とプロセスに対する量子資源の統一的アプローチ

研究課題

研究課題/領域番号 22KF0067
補助金の研究課題番号 21F21015 (2021-2022)
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分基金 (2023)
補助金 (2021-2022)
応募区分外国
審査区分 小区分13010:数理物理および物性基礎関連
研究機関国立研究開発法人理化学研究所 (2023)
東京大学 (2021-2022)

研究代表者

REGULA BARTOSZ (2023)  国立研究開発法人理化学研究所, 量子コンピュータ研究センター, 理研白眉研究チームリーダー (70980514)

村尾 美緒 (2021-2022)  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (30322671)

研究分担者 REGULA BARTOSZ  東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 外国人特別研究員
研究期間 (年度) 2023-03-08 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
2,200千円 (直接経費: 2,200千円)
2023年度: 200千円 (直接経費: 200千円)
2022年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2021年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
キーワードquantum information / quantum resources / Quantum resources / Quantum entanglement / Quantum thermodynamics / Hypothesis testing / Quantum channels / Higher-order operations
研究開始時の研究の概要

The project aims to develop a framework to describe physical phenomena which enable quantum advantages, focusing in particular on the resources of quantum processes. This will establish limitations on the processing of quantum information and the manipulation of quantum channels.

研究実績の概要

We have developed the theory of quantum resources in various settings, introduced new approaches to study their manipulation, and discovered new limitations on their processing. We introduced the framework of "virtual resource distillation" that integrates the power of classical postprocessing to enhance the ability to distill resources from quantum states and channels. Furthermore, we comprehensively characterised how the resource of postselection can enhance information processing capabilities in quantum state discrimination.

報告書

(3件)
  • 2023 実績報告書
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (19件)

すべて 2024 2023 2022 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (10件) (うち国際共著 8件、 査読あり 10件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 5件、 招待講演 2件)

  • [国際共同研究] University of Amsterdam(オランダ)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [国際共同研究] Peking University(中国)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [国際共同研究] Cornell University(米国)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [国際共同研究] National University of Singapore/Nanyang Technological University(シンガポール)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [雑誌論文] Virtual Quantum Resource Distillation2024

    • 著者名/発表者名
      Xiao Yuan, Bartosz Regula, Ryuji Takagi, and Mile Gu
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 132 号: 5 ページ: 050203-050203

    • DOI

      10.1103/physrevlett.132.050203

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Virtual quantum resource distillation: General framework and applications2024

    • 著者名/発表者名
      Ryuji Takagi, Xiao Yuan, Bartosz Regula, and Mile Gu
    • 雑誌名

      Physical Review A

      巻: 109 号: 2 ページ: 022403-022403

    • DOI

      10.1103/physreva.109.022403

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Postselected Quantum Hypothesis Testing2024

    • 著者名/発表者名
      Bartosz Regula, Ludovico Lami, and Mark M. Wilde
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Information Theory

      巻: 70 号: 5 ページ: 3453-3469

    • DOI

      10.1109/tit.2023.3299870

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Overcoming entropic limitations on asymptotic state transformations through probabilistic protocols2023

    • 著者名/発表者名
      Bartosz Regula, Ludovico Lami, Mark M. Wilde
    • 雑誌名

      Physical Review A

      巻: 107 号: 4 ページ: 042401-042401

    • DOI

      10.1103/physreva.107.042401

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] On a gap in the proof of the generalised quantum Stein's lemma and its consequences for the reversibility of quantum resources2023

    • 著者名/発表者名
      Mario Berta, Fernando G. S. L. Brandao, Gilad Gour, Ludovico Lami, Martin B. Plenio, Bartosz Regula, and Marco Tomamichel
    • 雑誌名

      Quantum

      巻: 7 ページ: 1103-1103

    • DOI

      10.22331/q-2023-09-07-1103

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] No second law of entanglement manipulation after all2023

    • 著者名/発表者名
      Ludovico Lami and Bartosz Regula
    • 雑誌名

      Nature Physics

      巻: 19 ページ: 184-189

    • DOI

      10.1038/s41567-022-01873-9

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] Computable lower bounds on the entanglement cost of quantum channels2023

    • 著者名/発表者名
      Ludovico Lami and Bartosz Regula
    • 雑誌名

      Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical

      巻: 56 号: 3 ページ: 035302-035302

    • DOI

      10.1088/1751-8121/aca731

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] Tight constraints on probabilistic convertibility of quantum states2022

    • 著者名/発表者名
      Bartosz Regula
    • 雑誌名

      Quantum

      巻: 6 ページ: 817-817

    • DOI

      10.22331/q-2022-09-22-817

    • 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] Probabilistic Transformations of Quantum Resources2022

    • 著者名/発表者名
      Regula Bartosz
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 128 号: 11 ページ: 1105051-7

    • DOI

      10.1103/physrevlett.128.110505

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] One-Shot Yield-Cost Relations in General Quantum Resource Theories2022

    • 著者名/発表者名
      Takagi Ryuji、Regula Bartosz、Wilde Mark M.
    • 雑誌名

      PRX Quantum

      巻: 3 号: 1 ページ: 0103481-33

    • DOI

      10.1103/prxquantum.3.010348

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Postselected quantum hypothesis testing2023

    • 著者名/発表者名
      Bartosz Regula
    • 学会等名
      Beyond IID in Information Theory (BIID) 2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] On reversibility of quantum resources2023

    • 著者名/発表者名
      Bartosz Regula
    • 学会等名
      Quantum Resources 2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] On generalised quantum Stein’s lemmata and the reversibility of quantum resources2023

    • 著者名/発表者名
      Bartosz Regula
    • 学会等名
      26th Conference on Quantum Information Processing (QIP2023)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Projective divergences and limitations of probabilistic state transformations2022

    • 著者名/発表者名
      Bartosz Regula, Ludovico Lami, and Mark M. Wilde
    • 学会等名
      Third Kyoto Workshop on Quantum Information, Computation, and Foundations
    • 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] Probabilistic transformations of quantum resources2022

    • 著者名/発表者名
      Bartosz Regula
    • 学会等名
      25th Annual Conference on Quantum Information Processing (QIP2022)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2021-07-29   更新日: 2024-12-25  

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