政策・メディア研究科1年
石崎佳織
■研究課題名
量子計算実現に向けた古典計算での代替可能域の探索
■研究内容
○概要
同時保持可能な量子ビットの数に制限を持つ量子中継器と、ノイズを持った量子通信路により構成される複雑なネットワーク上での輻輳する量子通信処理に対する最良手法を求める。
◯背景
微細加工技術の進展に伴い、次世代の計算機である量子力学を利用して計算を行う量子コンピュータの提案・研究が進められてきた。また、量子情報の通信を行う量子ネットワークの研究も同様に進み始めている。特に、将来の大規模かつ遠距離間量子ネットワークの実装方式の有力候補として量子中継器ネットワーク[1]が注目されている。近年、ネットワークコーディング[2]というスループット向上等を目的に用いられる既存のネットワーク技術を、量子通信に拡張した量子ネットワークコーディングの研究が進められてきた。量子ネットワークコーディングは理想状態において有用性があることが確認されているが、ノイズや資源不足が与える影響については未知である。本研究では、性能に制約を持つ量子中継器とノイズ発生系の量子通信路から成る、複雑なネットワークにおける量子中継器ネットワークコーディングの有用性を量子ネットワークシミュレータによる解析から求める。
○解決手法
量子中継器ネットワークコーディングの有用性は任意の複雑な量子ネットワーク上において、経路選択手法と量子ネットワークコーディングを比較することにより求める。本研究において評価基準は時間資源に着目したものであり、両者に任意の同時量子通信を課した際に必要となる量子通信ステップ数の大小により各手法の有用性を評価する。また、量子ネットワークは現在実現されていないため量子ネットワークシミュレータを用いて解析を行う。本研究では既存の量子ネットワークシミュレータである"Sapphyrre"[3]を用いる。
■研究報告
本研究の進捗を述べる。現在、量子ネットワークコーディングの実行過程において出現する特殊状態に対するエラー訂正方法を研究している
。本研究で想定しているネットワークにおいて発生
する特殊状態の量子ビットへ定性的に効率よくエラー訂正を行う手法は未発見であり、既存の単純な量子状態に対するエラー訂正方法を応用することにより解決することを目指している。
また、申請者は対外発表として「FIRST量子情報処理プロジェクト全体会議2012」においてポスター発表を行った。
■参考文献
[1]H.-J. Briegel, W. Du r, J.I. Cirac, and P. Zoller. Quantum Repeaters: the
Role of Imperfect Local Operations in Quantum Communication. Physical Review
Letters, volume 81, pages 5932 5935, 1998.
R.Ahlswede, N.Cai, S.-Y.R Li, and
R.W.Yeung. Network Information Flow. IEEE Transactions on Information Theory,
volume 46, number 4, pages 1204 1216, 2000.
[3]Luciano Aparicio, Rodney Van
Meter and Hiroshi Esaki. Protocol design for quantum repeater networks.
Proceedings of the 7th Asian Internet Engineering Conference, pages 73-80, 2011.
[4]Takahiko Satoh, Franc ois Le Gall and Hiroshi Imai. Quantum network
coding for quantum repeaters. Physical Review A, 86, 032331, 2012.
以上