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2019 年度 実施状況報告書

量子情報量による不確かさの特徴づけと量子系におけるロバスト制御理論の構築

研究課題

研究課題/領域番号 19K03619
研究機関京都大学

研究代表者

大木 健太郎  京都大学, 情報学研究科, 助教 (40639233)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2023-03-31
キーワード量子ビット制御 / 量子スムージング
研究実績の概要

本年は,量子計算のための誤り訂正をフィードバック制御として捉え直し,忠実度と呼ばれる量を最小にするフィードバック制御を作成した.古典・量子ともに計算過程は物理素子を用いるが,熱揺らぎや量子揺らぎによって計算誤差の発生はゼロにはできない.1つのビットを見るだけでは計算誤差が生じたかどうか分からないため,複数のビットで1つの論理ビットを作成し,その論理ビットを適切に測定して誤差を修正すればよい.しかし,量子系の場合は測定することで量子ビットが古典化してしまうという問題があるため,論理ビットの全てを測定しては意味が出なく,測定するための補助ビットと呼ばれるビットを用意する必要がある.また,量子系は常に雑音にさらされるため,誤り検出をするだけでなく,本研究では,誤り検出がすでに行われた場合に,補助ビットを用いて量子ビットを制御する問題を扱い,国際学会発表を行った.この結果,補助ビットと量子ビットの間の相互作用が正確に分かっていなければ,誤り検出ができたとしても誤り訂正が適切に行えないことがわかった.この結果を基に,不確かさの特徴付けに関する研究を進める.
また,過去の量子状態のロバスト推定に関する研究も行い,有限次元の量子状態に対する再帰的な状態推定手法を提案し国内学会で発表した.これは誤り検出にも用いることのできる手法であり,同内容は国際学会にも投稿中である.

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

量子情報処理でも重要な技術である誤り訂正に対して,本来の目的のための不確かさの特徴付けやその制御のための基礎付けを行えたため.

今後の研究の推進方策

量子情報理論の枠組みで不確かさを特徴付けと,ロバスト制御手法の開発に取り組む.

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2020 2019

すべて 学会発表 (4件) (うち国際学会 3件)

  • [学会発表] 量子状態スムージング:再帰的手法への一考察2020

    • 著者名/発表者名
      大木健太郎
    • 学会等名
      第7回 制御部門マルチシンポジウム
  • [学会発表] Mean-field type quantum filter for a quantum Ising type system2020

    • 著者名/発表者名
      Kentaro Ohki
    • 学会等名
      21st IFAC World Congress
    • 国際学会
  • [学会発表] Distributed control of stochastic battery systems via mean field game2019

    • 著者名/発表者名
      Nobuya Kamo, Kentaro Ohki
    • 学会等名
      SICE Annual Conference 2019
    • 国際学会
  • [学会発表] An event-based quantum error correction via measurement-based feedback control2019

    • 著者名/発表者名
      Shuto Yamada, Kentaro Ohki, Kenji Kashima
    • 学会等名
      SICE Annual Conference 2019
    • 国際学会

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公開日: 2021-01-27  

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