2017 Fiscal Year Annual Research Report
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16H04382
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
津村 幸治 東京大学, 大学院情報理工学系研究科, 准教授 (80241941)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大木 健太郎 京都大学, 情報学研究科, 助教 (40639233)
田中 冬彦 大阪大学, 基礎工学研究科, 准教授 (90456161)
大関 真之 東北大学, 情報科学研究科, 准教授 (80447549)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 制御工学 / 量子統計 / 量子スムージング / 量子計算 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究目的で示した4課題のうち，平成29年度では，前年度に引き続き課題(1)～(3)の解決を目指した．具体的には以下の通り．
課題(1)：情報量と制御性能の関係をより簡潔に表すため，単一の比較的シンプルな量子光学系を新たに制御対象とし，フィードバック制御によって望みの量子状態を達成するため，それに対して具体的な測定系と作用系を設計した．またそのフィードバック制御系によって上記目的が達成されることを，定性的に，また数値実験によって示した． (担当：津村，大木)．またさらに，古典熱力学系を対象とし，観測の情報量制約がある状況下でのフィードバック制御を考え，対象に加える仕事，内部エネルギーの増分，観測の情報量，制御性能の4つを関係づける不等式を得た．(担当：津村)
課題(2)：前年度に取り上げた量子系の推定問題における射影測定の選択問題において，推定精度に関する解析を深めた．(担当：田中)．また新たに，量子系を含む推定問題および量子スムージングの問題に取り組み，前者については用いる情報量と推定精度，後者は安定性・推定精度について解析した．(担当：大木)．
課題(3)：スパースモデリングに基づく量子計算手法を考察し，その有効性を示した．また量子計算手法における量子状態の推定問題および計算速度の限界を考察し，新たな知見を得た．(担当：大関)．また前年度開発した量子アニーリングそのものの最適化計算手法の発展形を提案し，その性能を数値実験により検証した (担当：津村)．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
課題(1)においては，具体的な量子光学系におけるフィードバック制御を取り上げ，それによって制御目的が達成されることを示したが，本研究の目的達成のためには，用いられる測定系と操作系の最適性を示すことが課題として残っている．一方，新たに取り上げた古典熱力学系における，4つの諸量の間の関係式の導出は，本研究の目的達成に有効なアプローチと考えられる．ただし未だ古典系であるため，これを量子力学系に発展させる必要がある．課題(2)においては，おおよそ当初の目的が達成されつつあると考えられる．今後は，課題(1)および課題(3)との連携が課題となる．課題(3)においては，様々な量子計算手法が開発されたが，課題(1)および課題(2)との連携，つまり観測・推定・制御という視点に基づく性能解析について，課題が残っている．また量子アニーリングによる量子計算手法の発展形を提案したが，情報の取得と操作というフィードバックの観点による解析の観点が欠けている．
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| Strategy for Future Research Activity |
課題(1)においては，新たに取り上げた古典熱力学系における結果，つまり4つの諸量の間の関係式の導出を，対象を量子力学系に代え，実現することを考えている．課題(2)においては，今後は課題(1)および課題(3)との連携を深める．課題(3)においては，様々な量子計算手法が開発されたが，課題(1)および課題(2)との連携，つまり観測・推定・制御という視点に基づく性能解析の実現を考える．また量子アニーリングによる量子計算手法の発展形において，情報の取得と操作というフィードバックの観点による解析を進める．最後に課題(1), (2), (3)の相互連携をより深め，本研究の主目的の達成を目論む．
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