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2019 年度 実績報告書

不確定な環境系と相互作用している量子系に対する最適な量子状態推定法の開拓

研究課題

研究課題/領域番号 17K05571
研究機関電気通信大学

研究代表者

鈴木 淳  電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 准教授 (70565332)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワード量子状態推定 / 量子ノイズ / 撹乱パラメータ / 量子Fisher情報行列 / 量子情報幾何
研究実績の概要

本研究では撹乱パラメータが存在する場合に与えられた未知の量子状態をできるだけ正確に推定するという量子統計学的な問題の一般的な定式化を目的とし、撹乱パラメータを含む量子状態推定問題において、推定誤差を小さくできるような最適な測定の導出とその特徴づけを研究目標の1つとして取り組んできた。最終年度は、構築した一般理論枠組みを用いていくつかの具体的な推定問題へと応用し、提案手法の有効性を検証した。また、前年度までに得られた研究成果をまとめ論文執筆を行い、学術誌へ5件投稿し既に4件が受理されている。得られた研究成果については国際会議で3件、国内研究会で4件の発表を行った。
重要な研究成果の1つとしては、前年度までに得られた研究成果を発展させることにより、撹乱パラメータが存在する場合における量子統計モデルに対して、その推定精度限界が特定の量子フィッシャー情報量で表現されるための接空間の性質に対する必要十分条件として導出したことがあげられる。これにより、与えられた量子ノイズモデルがどのような場合に効率的に推定できるかどうかについて解析的に判定することができ、その情報幾何学的な意味づけも明らかになった。
もう1つの研究成果として、量子ノイズモデルを特定のモデルに限定されない場合にも有効な推定方法の提案について最終年度に新しく取り組んだ。統計学で知られているロバスト統計を量子状態推定問題に適用し、具体的な量子ガウスモデルに対して外れ量子状態が存在する場合に、提案手法が有効であることを示した。今後はより一般的な理論枠組みを構築し、量子系におけるロバスト統計の方法についての研究が期待される。
本研究の研究成果に興味を持ったグループとの国際共同研究を新しく3つ実施したことも特筆すべき実績の1つである。

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 2件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 3件、 招待講演 1件)

  • [国際共同研究] Yale-NUS College, NUS/Centre for Quantum Technologies, NUS(シンガポール)

    • 国名
      シンガポール
    • 外国機関名
      Yale-NUS College, NUS/Centre for Quantum Technologies, NUS
  • [国際共同研究] Institute for Theoretical Physics, ETH(スイス)

    • 国名
      スイス
    • 外国機関名
      Institute for Theoretical Physics, ETH
  • [国際共同研究] Department of Quantum Science, ANU(オーストラリア)

    • 国名
      オーストラリア
    • 外国機関名
      Department of Quantum Science, ANU
  • [国際共同研究] School of Electrical Engineering, KAIST(韓国)

    • 国名
      韓国
    • 外国機関名
      School of Electrical Engineering, KAIST
  • [雑誌論文] Nuisance parameter problem in quantum estimation theory: Tradeoff relation and qubit examples2020

    • 著者名/発表者名
      Suzuki Jun
    • 雑誌名

      Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical

      巻: 0 ページ: 0

    • DOI

      10.1088/1751-8121/ab8672

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Quantum state estimation with nuisance parameters2020

    • 著者名/発表者名
      Suzuki Jun、Yang Yuxiang、Hayashi Masahito
    • 雑誌名

      Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical

      巻: 0 ページ: 0

    • DOI

      10.1088/1751-8121/ab8b78

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Quantum process tomography via optimal design of experiments2019

    • 著者名/発表者名
      Gazit Yonatan、Ng Hui Khoon、Suzuki Jun
    • 雑誌名

      Physical Review A

      巻: 100 ページ: 012350

    • DOI

      10.1103/PhysRevA.100.012350

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Information Geometrical Characterization of Quantum Statistical Models in Quantum Estimation Theory2019

    • 著者名/発表者名
      Suzuki Jun
    • 雑誌名

      Entropy

      巻: 21 ページ: 703~703

    • DOI

      10.3390/e21070703

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] ロバスト統計を用いた外れ値のあるコヒーレント状態の位相推定2020

    • 著者名/発表者名
      本武行人,鈴木淳
    • 学会等名
      2020年電子情報通信学会 総合大会
  • [学会発表] Phase Estimation Problem in the Presence of Nuisance Parameters2019

    • 著者名/発表者名
      Jun Suzuki
    • 学会等名
      XVI International Conference on Quantum Optics and Quantum Information
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Optimal estimation of noise asymmetry in the qubit Pauli channel via the theory of optimal design of experiments2019

    • 著者名/発表者名
      Yonatan Gazit, Hui Khoon Ng, Jun Suzuki
    • 学会等名
      19th Asian Quantum Information Science Conference
    • 国際学会
  • [学会発表] Uncertainty relation for the position of an electron in a uniform magnetic field from quantum estimation theory2019

    • 著者名/発表者名
      Shin Funada, Jun Suzuki
    • 学会等名
      19th Asian Quantum Information Science Conference
    • 国際学会
  • [学会発表] Error trade-off relations for two-parameter unitary model with commuting generators2019

    • 著者名/発表者名
      Shin Funada, Jun Suzuki
    • 学会等名
      第41回量子情報技術研究会
  • [学会発表] Characterization of Quantum Parametric Models Based on One-Parameter Family of Quantum Fisher Metric2019

    • 著者名/発表者名
      Jun Suzuki
    • 学会等名
      第42回情報理論とその応用シンポジウム

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公開日: 2021-01-27  

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