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2021 年度 実績報告書

雑音のある量子通信路の一般化および一般化された量子誤り訂正符号の構成

研究課題

研究課題/領域番号 21H03393
配分区分補助金
研究機関千葉大学

研究代表者

萩原 学  千葉大学, 大学院理学研究院, 教授 (80415728)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2026-03-31
キーワード量子符号 / 量子誤り訂正 / 削除誤り / 挿入誤り / 平面配置
研究実績の概要

-R3年度のコロナ禍の環境で海外研究会への参加困難な状況を踏まえ、研究期間をR4に跨るよう延長した。その甲斐ありフィンランド、米国への出張が可能になった。国内研究会(情報理論とその応用シンポジウム)、海外研究会(IEEE International Symposium on Information Theory)に参加し、調査研究および成果発表を行った。
-量子削除誤り訂正符号のインスタンスを増やすことを試みた。これまでの研究成果で得られた4量子ビット削除符号の持つ置換不変性に着目し、その一般化に成功した。この成果は次として発表した。【Permutation-Invariant Quantum Codes for Deletion Errors
T. Shibayama, M. Hagiwara, Proc. of 2021 ISIT 1493-1498 2021年7月】
-量子挿入誤りに対する考察を行い、大きな成果を2つ得た。1.誤りが生じるまでの符号語が純粋状態と仮定することで、量子挿入誤りに制限が生じることを理論的に導いた。2.(削除誤り訂正の為の)Nakayama-H条件の類似を、量子挿入誤りで構成した。その結果、単一量子挿入誤りを訂正可能な2次元量子符号の無限系列の構成に成功した。この成果は次として発表した。【Equivalence of Quantum Single Insertion and Single Deletion Error-Correctabilities, and Construction of Codes and Decoders
T. Shibayama, M. Hagiwara, Proc. of 2022 ISIT 2970-2975 2022年6月】
-本研究を通じて理解の深まった削除誤り訂正の知見を活用し、平面配置した情報の誤り訂正符号を開発し、論文誌に発表した【Multi Deletion/Substitution/Erasure Error-Correcting Codes for Information in Array Design, Manabu HAGIWARA, IEICE Trans. on Fundam. of Elec., Comm. and Comp. Sci. 2022年9月】。この符号は、削除・挿入・ビット反転・消失の4通りの誤りの組合せ誤りを訂正できる世界初の平面配置符号である。

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

量子挿入誤り訂正符号の研究で大きく進展できた。この点は大きく評価できると考えている。量子挿入誤りの知見が増えたことで、問題の複雑さを感じている。特に、古典符号で成立した「削除誤り訂正符号と挿入誤り訂正符号の同値性」が量子では成り立つかどうか予想の立たない状況となった。

今後の研究の推進方策

これまでは量子誤りとして単一削除、単一挿入を仮定して議論してきた。今後はより多くの誤りの訂正に挑んでいく。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2023 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (1件)

  • [国際共同研究] University of Hawaii/Kapiolani Community College(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      University of Hawaii/Kapiolani Community College
  • [国際共同研究] National University of Singapore(シンガポール)

    • 国名
      シンガポール
    • 外国機関名
      National University of Singapore
  • [雑誌論文] Multi Deletion/Substitution/Erasure Error-Correcting Codes for Information in Array Design2023

    • 著者名/発表者名
      HAGIWARA Manabu
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences

      巻: E106.A ページ: 368~374

    • DOI

      10.1587/transfun.2022TAP0008

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Equivalence of Quantum Single Insertion and Single Deletion Error-Correctabilities, and Construction of Codes and Decoders2022

    • 著者名/発表者名
      Shibayama Taro、Hagiwara Manabu
    • 雑誌名

      Proc. of 2022 IEEE International Symposium on Information Theory (ISIT)

      巻: 1 ページ: 2970~2975

    • DOI

      10.1109/ISIT50566.2022.9834635

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Decoding algorithms of monotone codes and azinv codes and their unified view2022

    • 著者名/発表者名
      Takahashi Hokuto、Hagiwara Manabu
    • 雑誌名

      Designs, Codes and Cryptography

      巻: 90 ページ: 2893~2922

    • DOI

      10.1007/s10623-021-01004-0

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Permutation-Invariant Quantum Codes for Deletion Errors2021

    • 著者名/発表者名
      Shibayama Taro、Hagiwara Manabu
    • 雑誌名

      Proc. of 2021 IEEE International Symposium on Information Theory (ISIT)

      巻: 1 ページ: 1493~1498

    • DOI

      10.1109/isit45174.2021.9517870

  • [学会発表] 量子削除誤りおよび単一量子削除誤り訂正符号の構成例2022

    • 著者名/発表者名
      萩原学
    • 学会等名
      第 46 回量子情報技術研究会

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公開日: 2023-12-25  

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