量子力学の相補性を利用した量子情報処理の研究

2010 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20540389
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 原子・分子・量子エレクトロニクス
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 小芦 雅斗 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 准教授 (90322099)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2010
• キーワード: 相補性 / 量子暗号 / 量子鍵配送 / 量子もつれ

研究概要

量子力学の相補性に基づいた量子鍵配送方式のセキュリティ理論を構築した。この方法は、原理的には、あらゆる量子鍵配送方式に適用することができる。現実的な装置を用いたいくつかの量子暗号方式について、セキュリティの証明を行った。また、異なる視点から量子相関の大きさを操作的に定義し、相互の普遍的な関係式を導くことで、量子もつれ、秘匿通信、および相補性という相異なる量子性の発現の定量的な関係を明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Efficient Decoherence-Free Entanglement Distribution over Lossy Quantum Channels (2011)
  • 著者名/発表者名: R.Ikuta, Y.Ono, T.Tashima, T.Yamamoto, M.Koashi, N.
  • 雑誌名: Physical Review Letters Vol.106 ページ: 110503:1-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optimal local expansion of W states using linear optics and Fock states (2010)
  • 著者名/発表者名: R.Ikuta, T.Tashima, T.Yamamoto, M.Koashi, N.Imoto
  • 雑誌名: Physical Review A Vol.83 ページ: 012314:1-8
  • 査読あり
• [雑誌論文] Demonstration of Local Expansion Toward Large-Scale Entangled Webs (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Tashima, T.Kitano, S.K.Ozdemir, M.Koashi, N.Imoto
  • 雑誌名: Physical Review Letters Vol.105 ページ: 210503:1-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tight bound on coherent-state-based entanglement generation over lossy channels (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Azuma, N.Sota, M.Koashi, N.Imoto
  • 雑誌名: Physical Review A Vol.81 ページ: 022325:1-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optimal entanglement generation for efficient hybrid quantum repeaters (2009)
  • 著者名/発表者名: K.Azuma, N.Sota, R.Namiki, S.K.Ozdemir, T.Yamamoto, M.Koashi, N.Imoto
  • 雑誌名: Physical Review A Vol.80 ページ: 060303(R):1-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Boosting up quantum key distribution by learning statistics of practical single-photon sources (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.Adachi, T.Yamamoto, M.Koashi, N.Imoto
  • 雑誌名: New Journal of Physics Vol.11 ページ: 113033:1-10
  • 査読あり
• [雑誌論文] Unconditional security of the Bennett 1992 quantum-key-distribution scheme with a strong reference pulse (2009)
  • 著者名/発表者名: K.Tamaki, N.Lutkenhaus, M.Koashi, J.Batuwantudawe
  • 雑誌名: Physical Review A Vol.80 ページ: 032302:1-9
  • 査読あり
• [雑誌論文] Simple security proof of quantum key distribution based on complementarity (2009)
  • 著者名/発表者名: M.Koashi
  • 雑誌名: New Journal of Physics Vol.11 ページ: 045018:1-12
  • 査読あり
• [雑誌論文] Local transformation of two Einstein-Podolsky-Rosen photon pairs into a three-photon W state (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Tashima, T.Wakatsuki, S.K.Ozdemir, T.Yamamoto, M.Koashi, N.Imoto
  • 雑誌名: Physical Review Letters Vol.102 ページ: 130502:1-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Compact Toffoli gate using weighted graph states (2009)
  • 著者名/発表者名: M.S.Tame, S.K.Ozdemir, M.Koashi, N.Imoto, M.S.Kim
  • 雑誌名: Physical Review A Vol.79 ページ: 020302(R):1-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Local expansion of photonic W state using a polarization dependent beamsplitter (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Tashima, S.K.Ozdemir, T.Yamamoto, M.Koashi, N.Imoto
  • 雑誌名: New Journal of Physics Vol.11 ページ: 023024:1-10
  • 査読あり
• [雑誌論文] Robust photonic entanglement distribution by state-independent encoding onto decoherence-free subspace (2008)
  • 著者名/発表者名: T.Yamamoto, K.Hayashi, S.K.Ozdemir, M.Koashi, N.Imoto
  • 雑誌名: Nature Photonics Vol.2 ページ: 488-491
  • 査読あり
• [学会発表] Complementarity approach to security of quantum key distribution with practical devices (2010)
  • 著者名/発表者名: Masato Koashi
  • 学会等名: Updating Quantum Cryptography and Communications (UQCC2010)(招待講演)
  • 発表場所: ANA InterContinental Hotel, Tokyo, Japan.
  • 年月日: 2010-10-19
• [学会発表] Security of quantum key distribution with practical devices, International Conference on Core Research and Engineering Science of Advanced Materials (Global COE Program) (2010)
  • 著者名/発表者名: Masato Koashi
  • 学会等名: Third International Conference on Nanospintronics Design and Realization (3rd-ICNDR) (招待講演)
  • 発表場所: Convention Center, Osaka University, Osaka, Japan.
  • 年月日: 2010-05-30
• [学会発表] Understanding security of quantum key distribution via complementarity (2010)
  • 著者名/発表者名: Masato Koashi
  • 学会等名: 2010 International Symposium on Physics of Quantum Technology (2010 ISPQT) (招待講演)
  • 発表場所: Hitotsubashi memorial hall, Tokyo, Japan.
  • 年月日: 2010-04-09
• [学会発表] Security of key distribution and complementarity in quantum mechanics (2009)
  • 著者名/発表者名: Masato Koashi
  • 学会等名: The 4th International Conference on Information Theoretic Security (ICITS2009) (招待講演)
  • 発表場所: Granship, Shizuoka, Japan.
  • 年月日: 2009-12-04
• [学会発表] Complementarity and security of quantum key distribution (2009)
  • 著者名/発表者名: Masato Koashi
  • 学会等名: The 3rd Conference on Quantum Information and Quantum Control (CQIQCIII) (招待講演)
  • 発表場所: Fields Institute, Toronto, Canada.
  • 年月日: 2009-08-27
• [学会発表] Quantitative relations among different aspects of quantum correlations (2009)
  • 著者名/発表者名: Masato Koashi
  • 学会等名: The 4th Workshop on Theory of Quantum Computation, Communication, and Cryptography (TQC 2009) (招待講演)
  • 発表場所: University of Waterloo, Canada.
  • 年月日: 2009-05-13
• [学会発表] 相補性及びエンタングルメントと量子暗号 (2009)
  • 著者名/発表者名: 小芦雅斗
  • 学会等名: 日本物理学会第64回年次大会29pTB-5(シンポジウム講演)
  • 発表場所: 立教大学
  • 年月日: 2009-03-29
• [学会発表] Quantum nonlocality without entanglement in a pair of qubits (2009)
  • 著者名/発表者名: Masato Koashi
  • 学会等名: DEX-SMI Workshop on Quantum Statistical Inference(招待講演)
  • 発表場所: National Institute of Informatics (NII), Tokyo, Japan.
  • 年月日: 2009-03-02
• [学会発表] Entanglement, monogamy, and complementarity (2009)
  • 著者名/発表者名: Masato Koashi
  • 学会等名: UK-Japan Quantum Information Workshop(招待講演)
  • 発表場所: British Embassy Tokyo, Japan.
  • 年月日: 2009-01-22
• [学会発表] On the irreversiblity of measurements of correlations (2008)
  • 著者名/発表者名: Masato Koashi
  • 学会等名: International Workshop on Statistical-Mechanical Informatics 2008(招待講演)
  • 発表場所: Sendai International Center, Japan.
  • 年月日: 2008-09-14
• [学会発表] 量子暗号に現れる量子力学の諸性質 (2008)
  • 著者名/発表者名: 小芦雅斗
  • 学会等名: 科学基礎論学会2008年度講演会シンポジウム(招待講演)
  • 発表場所: 東京電機大学
  • 年月日: 2008-06-21
• [図書] SGCライブラリ67:量子暗号理論の展開 (2008)
  • 著者名/発表者名: 小芦雅斗、小柴健史
  • 総ページ数: 1-78
  • 出版者: サイエンス社