東京大学 研究シーズ|
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研究キーワード：東京大学における「量子多体系」 に関係する研究一覧：12件
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発表日：2026年2月27日
1
対称性による量子測定アルゴリズムの加速を発見
―誤り耐性量子シミュレーションの実用化に向けて―
東京大学大学院工学系研究科の小泉 勇樹 大学院生、同大学素粒子物理国際研究センターの吉岡 信行 准教授、慶應義塾大学大学院理工学研究科の和田 凱渡 大学院生、大阪大学量子情報・量子生命研究センターの水上 渉 教授らによる研究グループは、量子コンピュータの計算対象が従う対称性を活用し、多数の物理量を効率的かつ高精度に測定する量子アルゴリズムを開発しました。これまでの測定手法においては、量子力学的な理論限界である「ハイゼンベルク限界」を達成する高精度測定が実現できても、現実的な実行コストが膨大になってしまう、という問題がありました。本研究では、測定対象となる物理量が、共通...
キーワード：量子アルゴリズム/ベンチマーク/アルゴリズム/タスク/量子計算/ハバード模型/強相関電子/強相関電子系/高エネルギー/対称性/電子相関/物性物理/量子コンピュータ/量子シミュレーション/量子化/量子情報/量子相関/量子測定/量子多体系/スケーリング/素粒子/素粒子物理/量子化学/モリブデン/金属クラスター/窒素固定/強相関/シミュレーション/スピン/量子力学/きのこ
他の関係分野：情報学数物系科学化学総合理工工学農学
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発表日：2026年1月29日
2
量子版「カオスの縁」で計算能力が最大化
―脳や生態系に共通する普遍現象を量子多体系で発見―
◆ 量子多体系のダイナミクスを計算に活用する機械学習手法「量子リザバーコンピューティング」について、量子カオスを示す代表的な模型を用いて性能を系統的に解析しました。◆ 秩序とカオスの境界に位置する量子版「カオスの縁」において、量子リザバーコンピューティングの計算能力が最大となることを明らかにしました。◆ 脳活動や生態系モデルなどの複雑系で注目されてきたカオスの縁が、量子の世界でも重要な役割を果たすことを示し、古典系と量子系を貫く新たな普遍的視座を提供する成果です。 ...
キーワード：量子アルゴリズム/コンピューティング/ベンチマーク/リアルタイム処理/アルゴリズム/スーパーコンピュータ/タスク/ニューラルネットワーク/機械学習/高性能計算/最適化/脳活動/固有値/ランダム行列/ランダム行列理論/相転移現象/非線形/普遍性/複雑系/物性物理/量子カオス/量子ダイナミクス/量子情報/量子多体系/カオス/相転移/スペクトル/超伝導/環境適応/量子コンピューティング/ダイナミクス/ニューラルネット/生態系モデル/量子力学/生態系/リザバーコンピューティング
他の関係分野：情報学複合領域数物系科学生物学工学農学
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発表日：2026年1月23日
3
量子ランダムネスの生成速度の普遍性を証明
―頑強で効率的な量子情報処理の実現に向けて―
◆ 量子回路における大規模な量子ランダムネスの生成速度が、その構成要素である小規模な量子ランダムゲートの選び方に本質的に依存しないことを理論的に示した。◆ 多くの先行研究で仮定されてきた理想的な局所ランダムネスがなくても、効率的に大規模な量子ランダムネスを生成できることを明らかにした。◆ 本成果は、ランダムネスを活用した量子情報処理のより頑強かつ効率的な実現や、熱平衡化などの物理現象の理解に貢献することが期待される。 ...
キーワード：ハードウェア/不完全性/エンタングルメント/ランダムネス/情報熱力学/対称性/統計物理/非平衡/非平衡ダイナミクス/普遍性/量子カオス/量子コンピュータ/量子情報/量子情報処理/量子多体系/カオス/素粒子/素粒子物理/熱力学/ダイナミクス/エネルギー変換
他の関係分野：情報学数物系科学工学農学
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発表日：2025年9月25日
4
量子計算による低エネルギー状態シミュレーションの大幅な効率化を達成
―低温物質など物理・化学の中心問題への量子コンピュータの応用に道筋―
東京大学大学院工学系研究科の水田郁助教と、理化学研究所開拓研究所／量子コンピュータ研究センターの桑原知剛理研白眉研究チームリーダーによる研究グループは、量子コンピュータを用いて、量子力学に従う多数の粒子（量子多体系）の振る舞いを計算する代表的な手法「トロッター分解」において、低温下での物質など低エネルギー状態のシミュレーションが大幅に効率化できることを明らかにしました。こうしたシミュレーションは、量子コンピュータの能力を最大限に活かせる最も有望な応用と考えられています。本研究ではトロッター分解と呼ばれる最も広く使われる手法に対して、誤差を理論的に最小にする新しい基準を...
キーワード：量子アルゴリズム/アルゴリズム/スーパーコンピュータ/量子計算/誤差解析/非平衡/物質科学/物性物理/量子コンピュータ/量子もつれ/量子化/量子多体系/量子化学/量子ビット/シミュレーション/ダイナミクス/極低温/量子力学/エネルギー変換/水田
他の関係分野：情報学数物系科学化学総合理工工学農学
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発表日：2025年8月30日
5
量子情報流を活用した「マクスウェルのデーモン」を実現
―エネルギー効率に優れた量子制御の実現に向けて―
東京大学大学院工学系研究科物理工学専攻の矢田 季寛大学院生、沙川 貴大教授、同大学素粒子物理国際研究センターの吉岡 信行准教授（研究当時：同大学大学院工学系研究科物理工学専攻助教）、ハーバード大学物理学専攻のピーター・ヤン・スタス大学院生、アジーザ・スレイマンザーデ研究員、ミハイル・ルキン教授、同大学工学・応用科学スクールのエリック・クナル大学院生らによる研究グループは、シリコン空孔中心の電子スピン量子ビットに対して、状態の測定とその測定結果に応じたフィードバック操作を繰り返し行うことで、量子情報の「流れ」を活用して熱力学的エントロピーを減少させる「マクスウェルのデー...
キーワード：情報量/FPGA/プロトコル/時系列解析/情報理論/信号処理/人工知能（AI）/結晶格子/コヒーレンス/パルス/情報熱力学/熱機関/非平衡/非平衡熱力学/量子もつれ/量子情報/量子制御/量子測定/量子多体系/エントロピー/ノイズ/素粒子/素粒子物理/量子ビット/反射率/電子回路/エネルギー効率/熱力学/シリコン/スピン/フィードバック/フィードバック制御/マイクロ/マイクロ波/レーザー/電磁波/不確かさ/量子効果/量子力学/エネルギー変換/ゆらぎ
他の関係分野：情報学数物系科学総合理工工学農学
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発表日：2025年7月29日
6
中性子星に現れる極限状態のクロスオーバー
物性理論による挑戦
東京大学大学院理学系研究科の田島裕之助教とリアン・ハオジャオ准教授、高知大学の飯田圭教授（研究当時、現：放送大学 教授）、高エネルギー加速器研究機構の古城徹准教授らによる研究グループは、図1に示すように中性子星などの高密度天体...
キーワード：アナロジー/スーパーコンピュータ/BEC/クォーク物質/クロスオーバー/強い相互作用/原子核/高エネルギー/場の量子論/多体問題/超流動/符号問題/物性物理/物性理論/揺らぎ/陽子/量子色力学/量子多体系/量子論/ヘリウム/加速器/素粒子/相転移/中性子/内部構造/太陽/中性子星/超伝導/天体観測/熱力学/シナリオ/シミュレーション/半導体/量子力学
他の関係分野：情報学数物系科学工学
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発表日：2025年6月25日
7
動から静に変換する量子アルゴリズムを実証
――IBM量子プロセッサーによる世界最大級のシミュレーション――研究成果
東京大学素粒子物理国際研究センターの吉岡信行准教授（研究当時：東京大学大学院工学系研究科 助教）とIBMの研究チームは、最新の量子プロセッサーであるIBM Heronプロセッサーを搭載した超伝導量子コンピュータを用いて、最大56量子ビットからなる量子多体系のシミュレーションに成功しました。古典計算アルゴリズムの代表格の一つである「Krylov部分空間法」は、量子物理学をはじめとして、計算科学分野で広範に用いられる強力な手法ですが、メモリ・計算量爆発が避けられないという問題を抱えています。本研究では、部分空間を量子コンピュータ上で実現する「Krylov量子対角化（KQD）法」により、世界最大級の...
キーワード：プロセッサ/量子アルゴリズム/部分空間法/アルゴリズム/量子計算/計算量/量子コンピュータ/量子多体系/素粒子/素粒子物理/超伝導/量子ビット/メモリ/量子デバイス/シミュレーション
他の関係分野：情報学数物系科学総合理工工学
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発表日：2025年6月20日
8
量子測定が誘起するトポロジカル相のバルクエッジ対応
東京大学大学院工学系研究科物理工学専攻の大島久典大学院生、藤陽平助教、望月健助教、理化学研究所の濱崎立資理研白眉研究チームリーダーらは、測定下の量子系に対する有効エネルギーの準位構造とバルクのトポロジカル不変量を調べる方法を提案し、その方法を実際に用いて量子測定によって誘起されるトポロジカル相転移の理論的解析を行いました。その結果、幻の粒子とも呼ばれる「マヨラナ粒子（注4）」に由来するゼロエネルギーエッジ状態が、測定下のトポロジカル相で出現することを発見しました。また本研究では、孤立量子系（注5）で普遍的に成立するトポロジカル相のバルクエッジ対応（注6）が測定下の量子...
キーワード：複雑性/エンタングルメント/トポロジー/トポロジカル相/トポロジカル相転移/トポロジカル秩序/トポロジカル物性/マヨラナ粒子/開放量子系/磁気相転移/相転移現象/統計力学/非平衡/不変量/普遍性/量子もつれ/量子測定/量子多体系/カオス/素粒子/素粒子実験/相転移/力学系/トポロジカル/トポロジカル不変量/エッジ状態/ダイナミクス/境界条件/量子力学/エネルギー変換/SPECT
他の関係分野：複合領域数物系科学総合理工工学農学
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発表日：2025年5月29日
9
イジング模型の動的臨界指数の下限z ≥ 2を厳密に証明
―100年来の未解決問題に対しての理論的進展―
東京大学大学院工学系研究科物理工学専攻の政岡凜太郎大学院生（修士課程2年）、渡辺悠樹准教授、および米ハーバード大学の副島智大研究員による研究グループは、古典統計力学の基本模型であるイジング模型における動的臨界指数zに対して、任意の空間次元で普遍的に成り立つ厳密な下限z ≥ 2を世界で初めて証明することに成功しました。この成果は、動的臨界現象の理解における100年来の未解決問題に対して、理論的なブレイクスルーを与えるものです。 イジング模型は、強磁性相転移の記述を目的として1925年にエルンスト・イジング...
キーワード：オープンアクセス/マルコフ連鎖モンテカルロ法/情報理論/ハミルトニアン/マルコフ過程/イジング模型/スピン系/フラストレーション/マルコフ連鎖/確率過程/厳密解/相関関数/相転移現象/超伝導体/統計物理/統計力学/非線形/非線形応答/非平衡/非平衡ダイナミクス/非平衡系/物性物理/量子情報/量子多体系/臨界現象/臨界指数/臨界点/相転移/力学系/スペクトル/モンテカルロ法/超伝導/磁性体/材料科学/スピン緩和/強磁性/シミュレーション/スピン/ダイナミクス/量子情報理論/緩和時間
他の関係分野：情報学数物系科学総合理工工学農学
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発表日：2025年4月28日
10
量子多体系の情報処理性能を通じて相転移現象を解明
―物性物理と情報科学との架け橋となる量子リザバープロービング―
東京大学大学院工学系研究科の小林海翔大学院生と求幸年教授は、量子多体系における情報伝搬ダイナミクスを通じて、量子相転移およびトポロジカル量子相転移を同一の手法で検出することに成功しました。鍵となる情報伝搬の追跡には、「量子リザバープロービング」という新たに開発した手法を用いました。この手法は、情報伝搬を「情報の推定」という一種の機械学習タスクに落とし込み、その性能を指標として利用するものであり、量子多体系を情報処理に利用する量子リザバーコンピューティング（注4）の逆拡張に相当します。特に量子臨界点付近では、最大限発達した量子揺らぎにより情報伝搬が強く抑制され、推定性能が...
キーワード：コンピューティング/スーパーコンピュータ/タスク/フレームワーク/機械学習/イジング模型/トポロジー/トポロジカル相/トポロジカル相転移/相転移現象/対称性/非線形/非平衡/非平衡ダイナミクス/非平衡状態/物性物理/揺らぎ/量子ダイナミクス/量子相転移/量子多体系/量子臨界点/臨界現象/臨界点/相転移/磁場/超伝導/液晶/トポロジカル/量子液晶/対称性の破れ/スピン/ダイナミクス/非線形性/不確定性/量子効果/量子力学/リザバーコンピューティング/力学的性質
他の関係分野：情報学数物系科学化学総合理工工学
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発表日：2025年3月11日
11
幻のマヨラナ粒子をスピントロニクスで捉える
～スピン流を用いて観測、実用的な量子計算の実現に期待～
現在の量子コンピュータが直面している誤り耐性の実現という課題を、物質中に現れるマヨラナ粒子と呼ばれる特殊な粒子を用いて解決する方法が有力視されています。しかし、この粒子は電子と違って電荷を持たないため電気的操作が難しく、決定的な制御法はまだ発見されていません。福井大学大学院工学研究科の加藤康之准教授、東北大学大学院理学研究科の那須譲治准教授、千葉大学大学院理学研究院の佐藤正寛教授、東京大学大学院理学系研究科の大久保毅特任准教授、東京大学物性研究所の三澤貴宏特任准教授、東京大学大学院工学系研究科の求幸年教授らのグループは、スピントロニクス分野でよく用いられる温...
キーワード：誤り訂正/最適化/情報学/量子計算/産学連携/くりこみ群/シュレーディンガー方程式/スピン液体/トポロジー/トポロジカル絶縁体/フェルミオン/マグノン/マヨラナ粒子/磁気共鳴/磁気抵抗/準粒子/素励起/中性子散乱/超伝導体/低エネルギー励起/物性物理/変分法/量子コンピュータ/量子スピン/量子もつれ/量子磁性体/量子多体系/素粒子/中性子/ニュートリノ/磁場/数値計算/素粒子物理/超伝導/波動関数/量子ビット/スピンゼーベック効果/スピン軌道結合/トポロジカル/磁気抵抗効果/磁性体/量子スピン液体/スピン流/巨大磁気抵抗効果/強磁性/絶縁体/電子デバイス/温度依存性/ナノワイヤ/巨大磁気抵抗/強磁性体/磁性材料/スピン/スピントロニクス/トンネル/実証実験/帯磁率/半導体/量子力学/磁気共鳴画像/MRI/ラット/核磁気共鳴
他の関係分野：情報学複合領域数物系科学化学総合理工工学
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発表日：2025年1月9日
12
量子観測に誘起されたスペクトル相転移の発見
－平衡系と非平衡系との非自明な類似点－
理化学研究所（理研）開拓研究本部濱崎非平衡量子統計力学理研白眉研究チームの濱崎立資理研白眉研究チームリーダー（理研数理創造プログラム上級研究員）、東京大学大学院工学系研究科物理工学専攻の望月健助教（理研開拓研究本部濱崎非平衡量子統計力学理研白眉研究チーム客員研究員）の共同研究チームは、観測下の量子系におけるスペクトル相転移を発見しました。本研究成果は、近年急速に研究が進んでいる「非平衡な量子系における観測誘起相転移」と、古くから精力的に研究されている「平衡状態にある量子系...
キーワード：産学連携/複雑性/スペクトル解析/ハミルトニアン/固有値/エンタングルメント/エンタングルメントエントロピー/トポロジカル相/トポロジカル相転移/開放量子系/混合状態/相関関数/相転移現象/統計力学/非線形/非線形力学/非平衡/非平衡系/非平衡現象/非平衡状態/普遍性/揺らぎ/量子コンピュータ/量子ダイナミクス/量子もつれ/量子相関/量子相転移/量子多体系/臨界点/エネルギースペクトル/エントロピー/カオス/相転移/力学系/スペクトル/数値計算/トポロジカル/ダイナミクス/量子効果/量子力学/エネルギー変換/緩和時間/SPECT/非線形力学系
他の関係分野：複合領域数物系科学総合理工工学農学