量子情報科学

量子情報科学とは

量子情報科学は、情報科学や情報技術に量子力学特有の原理や現象を取り入れ、従来の技術では難しかった性能や新しい機能の実現を目指す研究分野です。量子状態や量子もつれなど、古典的な情報にはない性質を利用し、新しい通信・計算・計測の方法を探ります。

その成り立ちから、物理学、情報科学、数学、工学などが交わる広い境界領域でもあります。さまざまな分野の研究者が、それぞれの専門性を持ち寄り、新しい原理や技術を生み出していくことも、この分野の特徴です。

量子情報では、量子力学を新しい情報技術に生かすだけでなく、情報科学の考え方から量子物理を捉え直し、その新しい側面を探る研究も行われています。量子もつれをどのように捉えるか、情報をどこまで正確に伝えられるかといった問いを通して、量子力学の基本原理にも迫ります。

武岡研究室では、量子光学と情報理論を主に用いて、量子通信、量子ネットワーク、量子情報処理の新しい手法の開発から、量子情報理論の基本原理の探究まで幅広く取り組んでいます。

武岡研究室では、量子通信と量子計算を大きな研究軸としています。研究テーマはこの二つに限られず、量子ネットワークを使ったセンシングのように、通信・計算・計測の境界にまたがる研究にも取り組んでいます。

量子力学の性質を使って情報を安全に伝える方法や、離れた量子系をネットワークでつなぐ方法を研究します。量子鍵配送や量子中継、量子ネットワークに加え、ネットワーク化した量子系をセンシングに応用する研究にも取り組んでいます。

量子系を使って情報を処理し、計算、機械学習、最適化へ応用する方法を研究します。また、複数の量子コンピュータを接続して計算能力を広げる分散量子計算にも取り組んでいます。

研究テーマに応じて、基礎理論、数値シミュレーション、光学実験を組み合わせて研究を進めています。基礎理論の研究に加え、国内外の実験研究グループとも積極的に連携し、原理実証実験やフィールド実証を見据えた取り組みも進めています。

研究室の方針や研究の進め方については「研究室について」で紹介します。