| 研究課題/領域番号 |
23K22755
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| 補助金の研究課題番号 |
22H01484 (2022-2023)
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 基金 (2024)
補助金 (2022-2023) |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分21020:通信工学関連
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| 研究機関 | 横浜国立大学 |
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研究代表者 |
石川 直樹 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 准教授 (00801713)
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| 研究分担者 |
落合 秀樹 大阪大学, 大学院工学研究科, 教授 (20334576)
石橋 功至 電気通信大学, 先端ワイヤレス・コミュニケーション研究センター, 教授 (80452176)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2026-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)
2025年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2024年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2023年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2022年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
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| キーワード | 無線通信 / 量子計算 / 最尤検出 / 量子回路 / 二次加速 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
無線通信方式の設計では計算量と性能のトレードオフが常に課題となる。無線通信と量子計算は一般に無関係だと信じられているが、量子回路とその制御アルゴリズムは一部の無線信号処理と数学的に類似しているため、両分野で独立に培われてきた学術的知見の相互作用が期待できる。本研究では、無線研究者の発想に基づく問題定式化と量子回路の新しい制御アルゴリズムを提案する。また、無線誤り率解析と同様に提案アルゴリズムの確率的振る舞いを解析する。これらを統合することで、無線通信の基盤技術である最尤検出、非直交多元接続、誤り訂正の計算量と性能のトレードオフ打破を目指す。
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| 研究実績の概要 |
2022年度の成果は計3編の論文としてIEEEのQ1国際誌に投稿し、うち2編が査読中、1編が採録判定に至った。採録となった論文について概要を以下に記す。
[成果1] 実数係数に対応したグローバー適応探索の提案とマルチアンテナ無線通信システムにおける最尤検出の量子加速 [Norimoto, Mori, Ishikawa, IEEE TCOM 2023]
グローバー適応探索は二値最適化問題の求解を二次加速できる量子全探索アルゴリズムである [Gilliam+, Quantum 2021]。同アルゴリズムは整数係数の場合のみに対応しているが、本論文では、実数係数に対応できるようアルゴリズムを拡張した。また、拡張グローバー適応探索の通信分野におけるアプリケーション例として、マルチアンテナ無線通信におけるシンボル検出問題を解いた。従来研究は目的関数の量子回路をオラクルとして理想化しているのに対し、本論文では具体的に量子回路を構成し、量子ビット数や量子ゲート数を解析している。目的関数値の確率分布を導出し、量子アルゴリズムの動作をさらに加速するしきい値の決定法を提案した。誤り耐性量子計算を前提としたシミュレーションにより、最適な性能を保ったまま、問合せ計算量を大幅に削減できることを確認した。
その他、本研究課題に関して、依頼講演、招待講演、チュートリアル講演を1件ずつ仰せつかり、いずれもスライドや発表動画をresearchmapおよびYouTubeにて公開した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
当初の計画通り、初年度に成果1が得られ、目標としていたIEEE Transactions on Communicationsに採録された。計画通り順調に進展していると判断できる。
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| 今後の研究の推進方策 |
当初の計画通り、2023年度は成果1を発展させ、量子計算の通信応用を開拓する。
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