量子情報関東Student Chapter
第12回Student Chapter アブストラクト(口頭発表)
- 開催時間: 2/27(日) 14:00-16:00, 2/28(月) 13:30-15:00
- 開催場所: 東北大学 電気通信研究所ナノ・スピン実験施設 A401号室
講演1 2/27 14:00-14:40
- タイトル: Theory of Weak Valueの歴史と現状、そして未来へ
- 講演者: 鹿野 豊 (東京工業大学 大学院理工学研究科 基礎物理学専攻 宇宙物理学理論研究室 D2)
- アブストラクト:
Yakir Aharonovとその仲間らによって考え出されたWeak Valueという概念は歴史的な名前の由来はWeak Measurementという概念からつけられた。何故、このような変な量を導入しようと考えたのかという歴史的経緯をお話し、現状、Weak Valueを使うと何が分かるのか?ということを紹介する。そして、Weak Valueと呼ばれる量を独立で扱い、量子力学の再公理化しようとする将来の試みをお話したいと思う。
講演2 2/27 14:50-15:30
- タイトル: 周波数量子もつれ状態の生成と制御
- 講演者: 清水 亮介 (電気通信大学 先端領域研究センター 特任准教授)
- アブストラクト:
超短パルス光を用いた従来の光計測技術では光の古典的波動としての性質をほぼ完全に制御し、計測を行うことが出来つつある。しかし、光の量子性に起因した自由度の制御はほとんどなされていない。そこで、光の非古典的性質の一つである「量子もつれ」を量子情報処理技術だけでなく、光計測技術へ応用することを目指し、制御された周波数量子もつれ光源の開発を行ってきた。講演では擬似位相整合素子を用いた周波数量子もつれ状態の制御方法と作製した周波数量子もつれ光源の特徴について議論する。
講演3 2/27 15:40-16:00
- タイトル: 3-qubit純粋状態のLOCC変換
- 講演者: 田島 裕康 (東京大学 大学院理学系研究科 物理学専攻 羽田野研究室 M1)
- アブストラクト:
3-qubit 純粋状態|φ〉から|&phi'〉への成功確率1のLOCC変換が可能であるための必要十分条件を与える[1]。これはNielsenが1999年に2者に対して行った研究[2]の拡張になっている。私の条件は2者間のもつれ量jAB, jAC, jBCと3者間のもつれ量jABC, J5, そして今回新たに定義されたJcの6つのエンタングルメント指標の変換式として与えられる。これによって、3-qubit純粋状態のもつれ量の移動と散逸が成功確率1のLOCC変換によってどのように起こるかを完全に解明した。jAB, jAC, jBC, JABC, J5の5つは連続量だが、Jcは-1,0,1の3種類のとびとびの値をとる。さらにJcは成功確率1のLOCC変換に対して不変であり、複素共役変換で正負が反転する。こうした性質から、Jcは「エンタングルメントの電荷」と解釈する事ができる。さらに、3-qubit純粋状態においては、成功確率1のLOCC変換は、それがもし可能であるならば、観測結果を局所ユニタリ変換で一意にできるような一般測定を3回、任意の順番でqubit A, B, Cに施すことで再現できる事も示された。これはHorodeckiらが1998年に2者に対して行った研究[3]の拡張になっている。
[1] H.Tajima, arXiv:1012.1676
[2] M. A. Nielsen, Phys. Rev. Lett. 83, 436 (1999)
[3] M. Horodecki, P. Horodecki, and R. Horodecki, Phys. Rev. Lett. 80, 5239 (1998).
講演4 2/28 13:30-14:10
- タイトル: 結合共振器光導波路における非線形光学
- 講演者: 松田 信幸 (日本電信電話(株) NTT物性科学基礎研究所)
- アブストラクト:
TBA
講演5 2/28 14:20-15:00
- タイトル: Mean King Problemと量子誤り訂正符号
- 講演者: 吉田 雅一 (中央大学 大学院理工学研究科 情報セキュリティ科学専攻 今井秀樹研究室 D1)
- アブストラクト:
本研究では,量子推定問題の一つであるMean King Problemを,量子誤り訂正符号の観点から捉え,その一般的解法を示す.Mean King Problemは,その名前が示唆するように,意地悪な王様による物語形式で説明されることが多い.登場人物の一人であるAliceは,(任意に)量子状態の準備を行うことができるが,King はその量子系に特別な測定を行う.続いて,Aliceはその量子系に対する操作を一度だけ許されるが,Kingが測定種類を明かした後に直ちに測定結果を当てなくてはならない.本研究では,King の測定を量子状態に加わる 「誤り」とみなすこと,Aliceの準備する量子状態がその誤りに対する量子誤り訂正符号となることを示した.具体例として,Kingの測定を射影測定X およびZとしたとき,それらに対する二次元以上の量子誤り訂正符号をGHZ状態より構成可能となる.また,対応する符号状態を用いることにより,Mean King Problemの解法を示すことができる.その結果,Aliceは状態準備に携わる必要がなく,任意の符号状態をスタートにしても測定結果を正しく推定することが可能となり,MeanKing Problemが一般化される.
第12回Student Chapter アブストラクト(ポスター発表)
- 開催時間: 2/27(日) 16:00-18:30
- 開催場所: 東北大学 電気通信研究所ナノ・スピン実験施設 A401号室
ポスター1
- タイトル: 二成分冷却フェルミ気体の超流動転移点の決定
- 発表者: 作道 直幸 (京都大学 大学院理学研究科 凝縮系理論グループ D3)
- アブストラクト:
二成分冷却フェルミ原子気体のBCS-BECクロスオーバーの解析を行った。我々は、系の大分配関数の対数をフガシティで展開する、Lee-Yangの量子クラスター展開法を用いて、大分配関数の解析性を直接調べた。これにより、超流動転移点におけるフガシティが、(散乱長)/(熱的ド・ブロイ波長)の関数として表される。この結果を、実験やモンテカルロ計算による先行研究と比較する。
ポスター2
- タイトル: 可視域から通信波長域への非古典光の周波数下方変換
- 発表者: 生田 力三 (大阪大学 大学院基礎工学研究科 物質創成専攻 井元研究室 D3)
- アブストラクト:
長距離量子通信を実現するための量子中継では、量子メモリとエンタングルした光子を中継点まで伝送する必要がある。既にアルカリ原子を利用した量子メモリと可視域光子のエンタングルメント発生実験が行なわれているが、光ファイバでの可視光の損失は通信波長に比べ極めて大きく、長距離通信は難しい。今回、これを解決する方法として、量子状態を壊さない可視域から通信波長域への波長変換の実証実験ついて報告する。
ポスター3
- タイトル: 量子ガウス状態族に対する量子仮説検定
- 発表者: 熊谷 亘 (東北大学 大学院理学研究科 数学専攻 小谷研究室 M2)
- アブストラクト:
量子仮説検定は量子状態がある条件をみたすか否かを統計的に決定する方法を定めるものであり,量子系での統計学において一つの柱となる理論である. ここで、古典仮説検定理論において正規分布に対する検定が中心的な役割を担ったことに注意することで,量子仮説検定理論においては(正規分布の量子化とみなせる)量子ガウス状態族に対する検定が基本的な役割を果たすことが期待される. 本発表ではカイ二乗分布の量子版を考察したのち,量子ガウス状態族に対する種々の検定問題において最適な検定を構成する.
ポスター4
- タイトル: Quantum circuit model of dissipative qubit dynamics leading canonical distribution
- 発表者: 仲山 将順 (東京大学 大学院理学系研究科 物理学専攻 村尾研究室 M2)
- アブストラクト:
We investigate a quantum circuit model of quantum dissipative dynamics aimed at achieving thermal equilibrium for an arbitrary qubit (two-level) system. The goal is to construct a quantum circuit consisting of one system qubit and many environmental qubits that mimics the effects of a bath, and takes an arbitrary initial state to its canonical distribution at some temperature for any Hamiltonian of the qubit system. Inspired by the derivation of the Lindblad form of the master equation in the Born-Markov approximation, we consider a quantum circuit given by iterations of a free evolution of the system Hamiltonian and interaction between the system qubit and the environment qubits. We show that for a single qubit system, this type of quantum circuit achieves dynamics leading to the canonical distribution of the system if we choose an appropriate number of iterations, the timing of free evolution, and the dimension of the environmental qubits. To understand the importance of "memory effects" in the environmental system, where system information is fed back and spread over the environmental qubits before the next interaction, we analyze a quantum circuit that disallows such effects by refreshing the environmental qubits after each system-bath interaction. Although this type of circuit seems to model the Born approximation, we show that it cannot achieve a state in which the diagonal elements are given by a canonical distribution, even when the off-diagonal elements are not necessary zero. We also show that this model cannot achieve a canonical distribution (with no off-diagonal elements) for any continuously and injectively obtained effective system Hamiltonian. This work has been supported by the Special Coordination Funds for Promoting Science and Technology, Institute for Nano Quantum Information Electronics.
ポスター5
- タイトル: 同種粒子系の量子もつれについて
- 発表者: 佐々木 寿彦 (東京大学 大学院理学系研究科 物理学専攻 筒井研究室 D2)
- アブストラクト:
我々は最近、同種粒子系におけるエンタングルメントを扱う整合的な枠組みを構築した。その枠組みとは直感的に言って、測定器の構造を入れることによって同種粒子系の議論を異種粒子系の議論に帰着させるものである。この測定依存性を考慮した量子もつれの一般的定式化の方法と従来の標準的記述との関係、また測定系を変化させたときの量子もつれの変動について述べる。
ポスター6
- タイトル: Analysis of QKD schemes with additional detectors
- 発表者: 足立 頼俊 (大阪大学 大学院基礎工学研究科 物質創成専攻 井元・小芦研究室 PD)
- アブストラクト:
量子鍵配送は理論的・実験的に世界中で盛んに研究されているが、「簡単な装置を使って高い鍵生成率を如何に達成するか?」という課題は依然として残っている。今回は、BB84とBBM92方式に対し、追加の光子検出器を使用することによる鍵生成率の変化についての研究を発表する。
ポスター7
- タイトル: 量子推定理論による測定誤差についての不確定性関係の定式化
- 発表者: 渡辺 優 (東京大学 大学院理学系研究科 物理学専攻 上田研究室 D2)
- アブストラクト:
量子推定理論を用いることで、有限次元Hilbert空間に対して、量子測定の測定誤差についての不確定性関係の最も強いboundを求めた。量子系からその状態についての情報を得るためには、系に対して測定を行い、さらに測定結果から推定を行わなければならない。我々は、測定誤差を測定によって得られる情報量を用いて定義し、その誤差に対する不確定性関係を求めた。さらに、我々は全ての状態,物理量について不確定性関係の等号を達成する測定を構成した。
[1] YW, Takahiro Sagawa, Masahito Ueda, arXiv:1010:3571 (2010).
ポスター8
- タイトル: 四光波混合を用いたCuCl微小共振器中の励起子分子の観測
- 発表者: 松浦 心平 (東北大学 電気通信研究所 枝松・小坂研究室 D1)
- アブストラクト:
近年の理論的な研究では,半導体微小共振器(SMC)中の励起子分子を介した非線形光学過程の,高効率な量子もつれ光子対生成や電磁誘導透明化といった量子情報通信において重要なデバイスへの応用が提案されている.一方で,実験的にはSMC中の励起子分子の光学的な性質は未だ明らかにはなっておらず,その解明はデバイス開発に向けて必須であると考えられる.そこで,本講演ではDFWMスペクトルの遅延時間依存性,離調依存性から,CuCl微小共振器中の励起子分子の位相緩和時間,及び励起子分子−光子結合状態といった基礎光学特性の評価を行った結果について報告する.