松岡 隆志教授 Takashi Matsuoka

教員紹介

研究キーワード

量子情報理論、量子確率論、量子エントロピー

研究内容

近年、レーザーを用いた重力波検出や光通信の実用化、また、核磁気共鳴を用いた量子コンピュータの開発など、量子論的対象(光や電子)を基本デバイスとする量子情報処理技術の進展とその確立が目標とされています。
こうした技術の進歩をより加速させるには、その理論的基盤を与える基礎理論の整備と深化もまた重要な課題であり、そうした基礎理論の一つに、量子情報処理技術の理論的最適性の規範を与える量子情報理論と呼ばれる分野があります。
例えば、量子を伝送する量子通信路（光ファイバーなど）の雑音は、量子力学の不確定性原理から量子揺らぎがその主要なものとなり、従来の情報理論では扱うことができず、その適用範囲を拡張する必要が生じます。そこに登場したのが量子情報理論です。
本研究室では、量子情報理論において中心的役割を演じる情報量の一つ、相互エントロピーを用いて、マクロなシステム（古典系）における干渉性とミクロなシステム（量子系）における干渉性の、統一的かつ整合的な理解に向けて、数理モデルの解析を中心とした研究を行っています。

研究から広がる未来

サイコロを複数回投げた時に得られるその目の結果など、マクロな現象から得られる統計と量子力学で扱うミクロな対象から測定を介して得られる統計の間には、質的に異なる性質が見て取れます。その質的な違いは不確定性原理に由来するものです。ミクロな対象から得られるデータは、マクロな対象よりも、その実験的状況に強く依存し、例えば、カメレオンの肌の色のように、環境の影響を強く受ける統計として捉えることができます。 量子情報理論が扱う、従来とは異なる性質を持つ統計の解析に必要な数学的枠組みは、量子確率論と呼ばれます。 21世紀に入り、インターネットにあふれる大量な情報(ビッグデータ)の有効活用など、時代はまさにデータ解析手法の進展を急務としています。そうしたデータの多くは統計的性質を有するものであり、生命情報や人間の社会活動に付随する統計データにおいても、その相関の有り様は環境に強く依存し、決して従来の確率論の範疇だけで扱えるものとは限りません。そのとき、量子情報理論や量子確率論の枠組みは、このような時代のニーズに先駆けて、有効な解析ツールの基盤となりうる可能性を秘めたものといえるかもしれません。

メッセージ

2019年4月12日付けの読売新聞に「AI時代 求む数学脳」という記事が掲載されました。これは、同年3月に経済産業省がまとめた「数理資本主義の時代～数学パワーが世界を変える」という報告書を受けたもので、これからの情報社会の進展を担うのは、数理的思考力を備えた人材であると主張しています。
現代の科学技術の進展は、数学や物理などの基礎理論の土台の上でなされていることに目を向け、微分積分や統計・確率論などの数学的基礎力の学習に積極的に取り組む意思を持った学生の皆さんと、一緒に勉強していきたいと期待しています。

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