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2015 年度 実績報告書

量子フェージング通信路とその伝送限界及び符号化・復号化,変調方式に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 24360151
研究機関愛知県立大学

研究代表者

臼田 毅  愛知県立大学, 情報科学部, 教授 (80273308)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2016-03-31
キーワード情報通信工学 / 量子情報理論 / 量子通信 / フェージング / 通信路容量
研究実績の概要

本年度に行った研究を要約すると次のようになる.
1.通信路行列公式に関する研究の深化(1):これまでの群共変的信号に対する通信路行列公式を非共変的信号に対する公式に拡張する手法につながる成果が得られた.これは,次期プロジェクトの核となり得る課題に発展するものと位置づけられる.具体的には,信号はPSKのような整数剰余環という群に対応,符号はそれとは別のクラスの群に対応する場合でも,符号化を工夫することにより,符号化された信号が群共変的となり,公式も容易に得られる例を見い出した.
2.通信路行列公式に関する研究の深化(2):数学の研究者と連携し,行列のテンソル積と和による分解定理を提案し,証明した.これは,本研究の扱う符号化された量子信号に対するグラム行列の構造の本質がテンソル積であることから,グラム行列の平方根の解析解である通信路行列公式に応用可能な成果であるといえる.この成果は,数学の論文誌に掲載され,学術的,実用的双方の価値をもつ結果が得られたといえる.このように,他分野への波及効果も期待できる成果を得ることができた.
3.通信路のモデル化と種々の限界特性及び古典との比較:量子フェージング通信路のモデル化に関し,振幅の確率的減衰のある通信路を考え,BPSK変調を行った場合の誤り率特性を調べた.また,コヒーレント状態とホモダイン受信機を用いた半古典的特性と,フェージング通信路の古典論の結果を比較し,両者が完全に一致することを示し,提案モデルが一定の妥当性を持つことを示した.その上で,同通信路に量子最適受信機を適用した場合とも比較し,量子最適受信機とホモダイン受信機とで,明確なギャップがあることを明らかにした.さらに,離散化通信路容量の比較においても,量子最適受信機の優位性を示した.

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額が生じた理由

27年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額の使用計画

27年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (25件)

すべて 2016 2015

すべて 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 1件、 査読あり 8件、 謝辞記載あり 8件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (17件)

  • [雑誌論文] Fast block diagonalization of (k,k')-pentadiagonal matrices2016

    • 著者名/発表者名
      A. Ohashi, T. Sogabe, T. S. Usuda
    • 雑誌名

      International Journal of Pure and Applied Mathematics

      巻: 106 ページ: 513-523

    • DOI

      10.12732/ijpam.v106i2.14

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Generalized quantum state discrimination problems2015

    • 著者名/発表者名
      K. Nakahira, K. Kato, T. S. Usuda
    • 雑誌名

      Physical Review

      巻: A91 ページ: -

    • DOI

      10.1103/PhysRevA.91.052304

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Derivation of analytical expression of channel matrix for coded 4PSK signals using tensor product decomposition of Gram matrix2015

    • 著者名/発表者名
      M. Tanaka, A. Ohashi, T. Sogabe, T. S. Usuda
    • 雑誌名

      Proceedings of AQIS2015

      巻: - ページ: 143-144

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Quantum-classical hybrid algorithm to solve linear equations for k-tridiagonal matrix2015

    • 著者名/発表者名
      S. Takahira, A. Ohashi, T. Sogabe, T. S. Usuda
    • 雑誌名

      Proceedings of AQIS2015

      巻: - ページ: 154-155

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] KCQ using binary linear code and its performance2015

    • 著者名/発表者名
      A. Kadoya, Y. Umemura, S. Asano, N. Iwata, T. S. Usuda
    • 雑誌名

      Proceedings of AQIS2015

      巻: - ページ: 161-162

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] On accuracy of approximation of optimum quantum receiver performance using trace distance2015

    • 著者名/発表者名
      S. Asano, T. S. Usuda
    • 雑誌名

      Proceedings of AQIS2015

      巻: - ページ: 181-182

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] On tensor product decomposition of k-tridiagonal Toeplitz matrices2015

    • 著者名/発表者名
      A. Ohashi, T. S. Usuda, T. Sogabe, F. Yilmaz
    • 雑誌名

      International Journal of Pure and Applied Mathematics

      巻: 103 ページ: 537-545

    • DOI

      10.12732/ijpam.v103i3.14

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] On decomposition of k-tridiagonal l-Toeplitz matrices and its applications2015

    • 著者名/発表者名
      A. Ohashi, T. Sogabe, T. S. Usuda
    • 雑誌名

      Special Matrices

      巻: 3 ページ: 200-206

    • DOI

      10.1515/spma-2015-0019

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] QAMコヒーレント状態信号に対する非破壊的な量子受信機の平均誤り率2016

    • 著者名/発表者名
      佐藤和輝, 宇佐見庄五, 臼田毅
    • 学会等名
      2016年電子情報通信学会総合大会
    • 発表場所
      九州大学伊都キャンパス(福岡県・福岡市)
    • 年月日
      2016-03-15 – 2016-03-18
  • [学会発表] 誤り最小量子測定およびInconclusive最適量子測定の平均正解率の上界2015

    • 著者名/発表者名
      中平健治, 臼田毅, 加藤研太郎
    • 学会等名
      第38回情報理論とその応用シンポジウム
    • 発表場所
      下電ホテル(岡山県・倉敷市)
    • 年月日
      2015-11-24 – 2015-11-27
  • [学会発表] ユニオン上界に基づく量子最適測定の誤り率の近似式と量子暗号評価への応用2015

    • 著者名/発表者名
      角谷昭仁, 浅野駿吾, 岩田直樹, 臼田毅
    • 学会等名
      第38回情報理論とその応用シンポジウム
    • 発表場所
      下電ホテル(岡山県・倉敷市)
    • 年月日
      2015-11-24 – 2015-11-27
  • [学会発表] フェージング通信路のクラウス表現とディジタル変調方式の誤り率特性2015

    • 著者名/発表者名
      喜多健志朗, 小山真司, 臼田毅
    • 学会等名
      第38回情報理論とその応用シンポジウム
    • 発表場所
      下電ホテル(岡山県・倉敷市)
    • 年月日
      2015-11-24 – 2015-11-27
  • [学会発表] 解析的な手法を用いた非破壊的な量子受信機の平均誤り率の計算量削減2015

    • 著者名/発表者名
      佐藤和輝, 宇佐見庄五, 臼田毅
    • 学会等名
      第38回情報理論とその応用シンポジウム
    • 発表場所
      下電ホテル(岡山県・倉敷市)
    • 年月日
      2015-11-24 – 2015-11-27
  • [学会発表] 古典-量子通信における相互情報量の下界に関する考察2015

    • 著者名/発表者名
      岩田直樹, 臼田毅
    • 学会等名
      第38回情報理論とその応用シンポジウム
    • 発表場所
      下電ホテル(岡山県・倉敷市)
    • 年月日
      2015-11-24 – 2015-11-27
  • [学会発表] エネルギー制約条件下での量子フェージング通信路の通信路容量2015

    • 著者名/発表者名
      小山真司, 臼田毅
    • 学会等名
      第38回情報理論とその応用シンポジウム
    • 発表場所
      下電ホテル(岡山県・倉敷市)
    • 年月日
      2015-11-24 – 2015-11-27
  • [学会発表] トレース距離を用いた最小誤り率近似式の種々の量子信号への適用2015

    • 著者名/発表者名
      浅野駿吾, 臼田毅
    • 学会等名
      第38回情報理論とその応用シンポジウム
    • 発表場所
      下電ホテル(岡山県・倉敷市)
    • 年月日
      2015-11-24 – 2015-11-27
  • [学会発表] コヒーレント状態信号に対する最小誤り率の近似式精度の考察2015

    • 著者名/発表者名
      西境浩平, 浅野駿吾, 角谷昭仁, 臼田毅
    • 学会等名
      第38回情報理論とその応用シンポジウム
    • 発表場所
      下電ホテル(岡山県・倉敷市)
    • 年月日
      2015-11-24 – 2015-11-27
  • [学会発表] M元QAMコヒーレント状態信号に対する半古典的量子受信機の多様化とその誤り率特性2015

    • 著者名/発表者名
      梅村勇貴, 臼田毅
    • 学会等名
      第38回情報理論とその応用シンポジウム
    • 発表場所
      下電ホテル(岡山県・倉敷市)
    • 年月日
      2015-11-24 – 2015-11-27
  • [学会発表] 量子断熱計算による線形方程式の解法の考察2015

    • 著者名/発表者名
      西野祐太, 高比良宗一, 大橋あすか, 臼田毅
    • 学会等名
      第38回情報理論とその応用シンポジウム
    • 発表場所
      下電ホテル(岡山県・倉敷市)
    • 年月日
      2015-11-24 – 2015-11-27
  • [学会発表] 新量子暗号KCQに対する非線形二元符号の応用2015

    • 著者名/発表者名
      小林拓也, 角谷昭仁, 梅村勇貴, 臼田毅
    • 学会等名
      平成27年度電気・電子・情報関係学会東海支部連合大会
    • 発表場所
      名古屋工業大学(愛知県・名古屋市)
    • 年月日
      2015-09-28 – 2015-09-29
  • [学会発表] 非破壊的な量子受信機の誤り率の計算コスト削減2015

    • 著者名/発表者名
      佐藤和輝, 宇佐見庄五, 臼田毅
    • 学会等名
      平成27年度電気・電子・情報関係学会東海支部連合大会
    • 発表場所
      名古屋工業大学(愛知県・名古屋市)
    • 年月日
      2015-09-28 – 2015-09-29
  • [学会発表] 古典-量子通信における相互情報量の下界の考察2015

    • 著者名/発表者名
      竹内健, 岩田直樹, 角谷昭仁, 宇佐見庄五, 臼田毅
    • 学会等名
      平成27年度電気・電子・情報関係学会東海支部連合大会
    • 発表場所
      名古屋工業大学(愛知県・名古屋市)
    • 年月日
      2015-09-28 – 2015-09-29
  • [学会発表] トレース距離の性質解析のための古典最適測定と量子最適測定の誤り率特性の比較2015

    • 著者名/発表者名
      西境浩平, 浅野駿吾, 角谷昭仁, 臼田毅
    • 学会等名
      平成27年度電気・電子・情報関係学会東海支部連合大会
    • 発表場所
      名古屋工業大学(愛知県・名古屋市)
    • 年月日
      2015-09-28 – 2015-09-29
  • [学会発表] フェージング環境下での無線量子通信路モデルとその誤り率特性2015

    • 著者名/発表者名
      喜多健志朗, 小山真司, 田中美波, 臼田毅
    • 学会等名
      平成27年度電気・電子・情報関係学会東海支部連合大会
    • 発表場所
      名古屋工業大学(愛知県・名古屋市)
    • 年月日
      2015-09-28 – 2015-09-29
  • [学会発表] 量子断熱計算の線形方程式の解法への適用2015

    • 著者名/発表者名
      西野祐太, 高比良宗一, 大橋あすか, 臼田毅
    • 学会等名
      平成27年度電気・電子・情報関係学会東海支部連合大会
    • 発表場所
      名古屋工業大学(愛知県・名古屋市)
    • 年月日
      2015-09-28 – 2015-09-29

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公開日: 2017-01-06  

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