| 研究概要 |
本研究では.研究代表者の所属する研究グループが長年行ってきた量子情報通信理論の研究をベースとして,確率的手法や更に情報理論や物理学における様々な情報数理の概念を取り込み,量子情報通信理論に関わる重要な課題の中で,特に,(1)量子テレポーテーションを含めた量子チャネルの分類に関する研究と(2)量子論理ゲートの定式化に関する研究にフォーカスを絞り,この二つの課題を徹底的に調べていくことを主な目的とする.特に,(1)の研究では,光信号を表す新たな光状態として注目されているスクイズド状態やコヒーレント状態などの性質を保存する量子チャネルとはどのようなものであるかを解明し,量子エンタングルド状態を用いた量子テレポーテーション過程を量子チャネルで取り扱い,それを含めた量子チャネルの厳密な分類を目指す.(2)の研究では,計算過程を表す量子状態に(i)光の量子状態と(ii)電子や原子核の量子状態を考え,(i)の系において,(1)の研究をベースとして,量子光ゲートの定式化を目指す基礎研究を行い,(ii)の系において核磁気共鳴現象(NMR)や電子スピン共鳴現象(ESR)を用いた量子ゲートの定式化に向けた基礎研究を行った.現在の光通信は,レーザ光を使用して行われており,このレーザ光は数学的にはコヒーレント状態によって表されている.ところで,コヒーレント光をスクイージングすることによって物理的に定義されるスクイズド光は,現在の光通信より圧倒的に効率のよい通信が可能となる新たな光信号状態として注目されているが,まだまだ実験室レベルの研究が行われている状況である.本研究では,(i)このスクイズド状態に対してスクイズド性を保存する,すなわち,スクイズド状態をスクイズド状態に移す量子チャネル(スクイズドチャネル)の数理モデルを数学的に定式化した.さらに,量子チャネルのクラスを定め,量子チャネルの分類を行った.
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