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2013 年度 研究成果報告書

多資源ネットワークを介した分散型量子情報処理

研究課題

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研究課題/領域番号 23540463
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 原子・分子・量子エレクトロニクス
研究機関東京大学

研究代表者

村尾 美緒  東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (30322671)

研究期間 (年度) 2011 – 2013
キーワード分散型量子情報処理 / 量子計算 / 量子通信 / エンタングルメント / ネットワーク符号化 / 測定ベース量子計算 / 因果関係 / 計算の並列化
研究概要

本研究では、情報処理の非局所性、複雑性、因果関係、並列性の4つの観点から分散型量子情報処理の特徴付けを行うことにより、分散型量子情報処理の基礎理論の構築を行った。多者間で量子通信と量子計算を効率良く同時に行うための量子計算ネットワーク符号化の定式化、2者間で分散型量子計算を行う場合に必要な非局所性資源の解析、量子相転移を示す系の熱平衡状態を非局所性資源として用いた測定ベース量子計算の提案、測定ベース量子計算における因果関係の考察による並列化機構と非局所性資源の関係の解明、対角量子ゲートのみによる近似的ランダム量子状態生成方法の提案とその非局所的複雑性の解析などの成果を挙げることに成功した。

  • 研究成果

    (23件)

すべて 2014 2013 2012 2011 その他

すべて 雑誌論文 (12件) (うち査読あり 12件) 学会発表 (8件) (うち招待講演 6件) 備考 (1件) 産業財産権 (2件)

  • [雑誌論文] Generating a state t-design by diagonal quantum circuits2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Nakata, M. Koashi and M. Murao
    • 雑誌名

      New J. Phys

      巻: 16 ページ: 053043

    • DOI

      10.1088/1367-2630/16/5/053043

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A framework for phase and interference in generalized probabilistic theories2013

    • 著者名/発表者名
      J. P. Garner, O. C. O. Dahlsten, Y. Nakata, M. Murao and V. Vedral
    • 雑誌名

      New J. Phys

      巻: 15 ページ: 093044

    • DOI

      10.1088/1367-2630/15/9/093044

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Diagonal-unitary 2-designs and their implementations by quantum circuits2013

    • 著者名/発表者名
      Y. Nakata and M. Murao
    • 雑誌名

      International Journal of Quantum Information

      巻: 11 ページ: 1350062

    • DOI

      10.1142/S0219749913500627

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Measurement-Based Quantum Computation on Symmetry Breaking Thermal States2013

    • 著者名/発表者名
      K. Fujii, Y. Nakata, M. Ohzeki and M. Murao
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Lett

      巻: 110 ページ: 120502

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.110.120502

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Direct evaluation of pure graph state entanglement2013

    • 著者名/発表者名
      M. Hajdusek and M. Murao
    • 雑誌名

      New J. Phys

      巻: 15 ページ: 013039

    • DOI

      10.1088/1367-2630/15/1/013039

    • 査読あり
  • [雑誌論文] The Chain rule implies Tsirelson's bound : an approach from generalized mutual information2012

    • 著者名/発表者名
      E. Wakakuwa and M. Murao
    • 雑誌名

      New J. Phys

      巻: 14 ページ: 113037

    • DOI

      10.1088/1367-2630/14/11/113037

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Phase-random states : Ensembles of states with fixed amplitudes and uniformly distributed phases in a fixed basis2012

    • 著者名/発表者名
      Y. Nakata, P. S. Turner and M. Murao
    • 雑誌名

      Phys. Rev

      巻: A86 ページ: 012301

    • DOI

      10.1103/PhysRevA.86.012301

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Entanglement and the Interplay between Staggered Fields and Couplings2012

    • 著者名/発表者名
      J. Hide, Y. Nakata, M. Murao
    • 雑誌名

      Phys. Rev

      巻: A85 ページ: 042303

    • DOI

      10.1103/PhysRevA.85.042303

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Simulating typical entanglement with many-body Hamiltonian dynamics2011

    • 著者名/発表者名
      Y. Nakata and M. Murao
    • 雑誌名

      Phys. Rev

      巻: A84 ページ: 052321

    • DOI

      10.1103/PhysRevA.84.052321

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Quantum computation over the butterfly network2011

    • 著者名/発表者名
      A. Soeda, Y. Kinjo, P. S. Turner and M. Murao
    • 雑誌名

      Phys. Rev

      巻: A84 ページ: 012333

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.107.180501

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Entanglement cost of implementing controlled-unitary operations2011

    • 著者名/発表者名
      A. Soeda, P. S. Turner, M. Murao
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Lett

      巻: 107 ページ: 180501

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.107.180501

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Two-party LOCC convertibility of quadpartite states and Kraus-Cirac number of two-qubit unitaries

    • 著者名/発表者名
      A. Soeda, S. Akibue and M. Murao
    • 雑誌名

      J Phys. A special issue

      巻: (accepted for publication)

    • 査読あり
  • [学会発表] Causal order manipulation in quantum computation, Japan-France Laboratories of Informatics (JFLI) Quantum Information, Interaction and Causal Structure2014

    • 著者名/発表者名
      M. Murao, J. Miyazaki, H. Hajdusek, K. Nakago and S. Nakayama
    • 発表場所
      国立情報学研究所(東京)
    • 年月日
      2014-03-04
    • 招待講演
  • [学会発表] Implementing controlled-unitary operations over the butterfly, grail and cluster networks with free classical communication2014

    • 著者名/発表者名
      S. Akibue and M. Murao
    • 学会等名
      The 17th Conference on Theoretical Aspects of Quantum Computing, Quantum Cryptography, and Quantum Information (QIP2014)
    • 発表場所
      スペイン(バルセロナ)
    • 年月日
      2014-02-03
  • [学会発表] Causal order manipulation in adiabatic and measurement-based quantum computation2013

    • 著者名/発表者名
      M. Murao, J. Miyazaki, H. Hajdusek, K. Nakago and S. Nakayama
    • 学会等名
      Workshop on Quantum Metrology, Interaction and Causal Structure
    • 発表場所
      北京(中国)
    • 年月日
      2013-12-12
    • 招待講演
  • [学会発表] Universal construction of controlled-unitary gate for unknown Hamiltonian dynamics2012

    • 著者名/発表者名
      M. Murao
    • 学会等名
      International Workshop on Cooperative Quantum Dynamics and Its Control (CQDC'12)
    • 発表場所
      ユーリッヒ(ドイツ)
    • 年月日
      2012-10-31
    • 招待講演
  • [学会発表] Implementing controlled-unitary operations over the butterfly network2012

    • 著者名/発表者名
      S. Akibue and M. Murao
    • 学会等名
      The 11th international Conference on Quantum Communication, Measurement and Computing (QCMC2012)
    • 発表場所
      ウィーン(オーストリア)
    • 年月日
      2012-08-02
  • [学会発表] Simulating typical entanglement with many-body Hamiltonian dynamics2011

    • 著者名/発表者名
      M. Murao
    • 学会等名
      International Workshop on Simulation and Manipulation of Quantum Systems for Information Processing (SMQS-IP2011)
    • 発表場所
      ユーリッヒ(ドイツ)
    • 年月日
      2011-10-18
    • 招待講演
  • [学会発表] Structural characterization of graph states for processing quantum information2011

    • 著者名/発表者名
      M. Murao
    • 学会等名
      The 11th Asian Quantum Information Science Conference (AQIS 2011)
    • 発表場所
      プサン(韓国)
    • 年月日
      2011-08-24
    • 招待講演
  • [学会発表] "Globalness" of unitary oeprations on quantum information2011

    • 著者名/発表者名
      M. Murao
    • 学会等名
      The sixth Conference on the Theory of Quantum Computation, Communication and Cryptography (TQC2011)
    • 発表場所
      マドリッド(スペイン)
    • 年月日
      2011-05-24
    • 招待講演
  • [備考]

    • URL

      http://www.eve.phys.s.u-tokyo.ac.jp

  • [産業財産権] マルチキャスト量子ネットワーク符号化方法2013

    • 発明者名
      加藤豪, 尾張正樹, 村尾美緒
    • 権利者名
      日本電信電話株式会社, 国立大学法人東京大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2013-069470
    • 出願年月日
      2013-03-28
  • [産業財産権] バタフライネットワーク上でのマルチキャスト量子ネットワーク符号化方法2012

    • 発明者名
      尾張正樹, 加藤豪, 村尾美緒
    • 権利者名
      日本電信電話株式会社, 国立大学法人東京大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2012-069415
    • 出願年月日
      2012-03-26

URL: 

公開日: 2015-07-16  

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