What is “Quantumness”?

What is “Quantumness”?
東京工業大学理工学研究科
宇宙物理学理論研究室
鹿野豊
自己紹介
 氏名：鹿野豊
 東京工業大学理工学研究科
基礎物理学専攻
宇宙物理学理論研究室
 専門分野：
 量子観測理論
 現在の研究テーマ
 半直線上の最適な量子観測理論
8/7/2007
第52回物性若手の夏の学校GS
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量子情報とは？
 量子情報の中にある分野
量子計算
ごく最近、出来た分野だと思っている方が大勢
量子通信
ですが、1979年には既に”Quantum
Information Theory”という用語があった(M.
量子暗号
Ozawa, Ph.D. thesis 1979)。流れはいくつか
量子誤り訂正あるが、1960年頃からあった分野。
１０年ほど前は量子計算と量子誤り訂正がメイ
量子測定
ンフィールド。
量子推定
ここ２～３年は量子暗号、量子通信の話が多い。
etc…
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量子情報科学 v.s. 量子情報技術
 量子情報科学とは・・・
量子力学の本質を情報という観点から、捉えた
もの。（後述）
 量子情報技術とは・・・
量子計算機などの実現を目指す分野。理論面
でも実験面でも実用化に向けた話が多い。
特に、量子光学のサイドでの実験は華やかであ
る。
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量子情報技術の将来展望
様々な分野(物理、数学、情報
科学、工学など)の参入により、
分野が活性化してきた。
現在の期待は量子通信・暗号
の実現化。現在、130kmまでな
ら光ファイバーを使って実現可
能。(NII, NECのグループ)
１５年後までには、Personal で
はないレベルの量子計算機が
実現されるであろう。しかし、多
くの量子光学の実験は５年後
2006. 3. 28. 山本喜久教授紫綬褒章受賞記念
（たいていの大型予算が世界
量子情報科学は？？忘れ去
講演会講演資料より(Web上から)
中で切れる！！）のときに衰退
られた可能性！！
するであろうと予想される。
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忘れ去られた量子情報科学
 量子力学の公理の再考
公理１ State、Observableの定義
公理２状態の時間発展の記述
公理３ Bornの確率公式
公理４２つの量子系の導入
量子エレクトロニクスでは・・・
量子力学とは、Schrodinger方程式(GP方程式)を解くことなのか？
量子性とは、不確定性原理のことなのか？
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忘れ去られた量子情報科学
 量子力学の公理の再考
公理１ State、Observableの定義
公理２状態の時間発展の記述
公理３ Bornの確率公式
公理４２つの量子系の導入
量子計算、量子通信、量子暗号の分野では・・・
量子力学の中の公理の３つしか、組み合わせていない。
量子力学とは、重ね合わせの原理だけが本質ですか？
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忘れ去られた量子情報科学
 量子力学の公理の再考
公理１ State、Observableの定義
公理２状態の時間発展の記述
公理３ Bornの確率公式
公理４２つの量子系の導入
 量子性(“Quantumness”)とはどこにあるの
か？
 量子力学の本質は何であるのか？
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量子力学の本質は？
 Operational Processes in the Quantum System
e.g.) In my group
Preparation
Initial Conditions
Measurement
Object
Output Data
Quantum Measurement
Quantum Operations Quantum Estimation
A. Carlini et al, PRL 96 (2006) 060503
8/7/2007
Research
A. Carlini et al, PRA My
75 (2007)
042308 Field
(Y. Shikano and A. Hosoya, in preparation)
A. Carlini et al. quant-ph/0703047
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量子情報科学の将来展望
 お先は真っ暗。（ある意味、チャンスな分野。
結局、分かっていないことが多い。しかし、
昔に議論されていたことも多々あり。）
 量子力学の本質を理解しなければ、素粒
子理論、初期宇宙論（量子重力理論）、物
性理論の基礎などは議論できないは
ず！！
 統計力学の基礎(東大の清水さんなど)、
熱力学の基礎(学習院の田崎さんなど)、
けど、量子力学の基礎は？？？
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結論＆議論のネタ
 量子力学とは、何様なんであろうか？
 量子情報科学と量子情報技術の誤解
 量子情報分野の大きな曲がり道
情報という本質はどこに消えてしまったのであ
ろうか？
量子力学の本質とは何ですか？
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