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量子インターネットと量子情報理論
| 担当者名 | 武岡 正裕, 佐藤 貴彦 |
|---|---|
| 単位 | 2 |
| 年度・学期 | 2026 秋 |
| 曜日時限 | 木2 |
| キャンパス | 矢上 |
| 授業実施形態 | 対面授業（主として対面授業） |
| 登録番号 | 04064 |
| 設置学部・研究科 | 前期博士課程（修士課程） 理工学研究科 |
| 設置学科・専攻 | 総合デザイン工学専攻 |
| 学年 | 1, 2 |
| 分野 | 修士課程科目 主専門電気電子システム選択(16学則) 修士課程科目 主専門電気電子デバイス選択(16学則) 修士課程科目 選択理工学研究科設置科目(16学則) |
| 備考 | 国際コース設置科目（英語開講予定科目） 学部4年生先取り可 |
| 評語タイプ | ログインすると表示されます（要慶應ID）。 |
| 科目概要 | 次世代インフラである量子インターネットの構成と、量子通信や量子暗号の根底を支える量子情報理論の学習を行う。講義では、シャノン情報理論を量子力学に一般化した量子情報理論の概要を習得するとともに、量子インターネットの構成要素を学び、量子通信を実現するためのプロトコルの設計を演習を通して理解する。 |
| K-Number | GST-ID-67303-212-60 |
| 科目設置 | 学部・研究科 | GST | 理工学研究科 |
|---|---|---|---|
| 学科・専攻 | ID | 総合デザイン工学専攻 | |
| 科目主番号 | レベル | 6 | 修士課程配当レベル |
| 大分類 | 7 | 修士課程設置 | |
| 小分類 | 30 | 電気電子工学系 | |
| 科目種別 | 3 | 選択科目 | |
| 科目補足 | 授業区分 | 2 | 講義 |
| 授業実施形態 | 1 | 対面授業（主として対面授業） | |
| 授業言語 | 2 | 英語 | |
| 学問分野 | 60 | 情報科学、情報工学およびその関連分野 | |
授業科目の内容・目的・方法・到達目標
量子インターネットは、現在急速に発展している様々な量子技術をネットワーク化し、量子技術の可能性を極限まで高める次世代インフラとして期待されています。本科目では、量子インターネットの構成、そして量子通信の理論的背景となる量子情報理論について理解することを目的とします。それぞれの話題について隔週で講義を行い、量子インターネットでは、その概要と構成要素を学び、量子通信を実現するためのプロトコルの設計の演習を行います。量子情報理論は、現在のデジタル社会を支えるシャノンの情報理論の量子力学的拡張であり、講義では、情報理論および量子力学の復習、そしてこれらの理論の融合と量子情報技術における意味合い、さらに情報理論と物理の関係などについて学びます。また、それぞれの講義期間の後半では、分野の最新の研究動向についても紹介します。
実務経験のある教員による授業科目
該当しない
能動的学修形式説明
該当なし
準備学修（予習・復習等）
講義内容の復習
授業の計画
第1回
イントロダクションと量子情報の基礎
第2回
量子情報理論１：量子情報のための量子力学
第3回
量子インターネット１： 量子テレポーテーションを用いた量子通信
第4回
量子情報理論２：（古典）情報理論
第5回
量子インターネット２： 基本編 量子インターネット・アプリケーション
第6回
量子情報理論３：量子情報理論、情報圧縮、エンタングルメント
第7回
量子インターネット３： 応用編 量子中継器ネットワークI
第8回
量子情報理論４：量子光学
第9回
量子インターネット４： 応用編 量子中継機ネットワークII
第10回
量子情報理論５：量子暗号
第11回
量子インターネット５： 研究紹介1 現代のテストベッドネットワーク
第12回
量子情報理論６：量子通信の性能限界（量子通信路容量）I
第13回
量子インターネット６： 研究紹介2 未来の量子インターネット・アーキテクチャ
第14回
量子情報理論７：量子通信の性能限界（量子通信路容量）II
その他
総括
成績評価方法
出席、講義中の演習、レポートにより評価します。
授業における生成AIの利用可否・利用方針
本科目では、生成AIの利用を一部認めています。具体的には、以下の場面での使用が可能です。
・アイデア出しや構想段階での補助
・課題の構成案の検討
・調査の補助的な活用（ただし情報の正確性は自身で確認すること）
ただし、以下の点に留意してください。
・AIによる文章の無断転載や、出典不明の情報の使用は不正行為とみなす場合があります。
・アイデア出しや構想段階での補助
・課題の構成案の検討
・調査の補助的な活用（ただし情報の正確性は自身で確認すること）
ただし、以下の点に留意してください。
・AIによる文章の無断転載や、出典不明の情報の使用は不正行為とみなす場合があります。
テキスト（教科書）
特に指定しません。
参考書
M. Nielsen and I. Chuang, Quantum Computation and Quantum Information (Cambridge University Press, 2000).
R. Van Meter, Quantum Networking (Wiley-ISTE, 2014).
Mark M. WIlde, Quantum Information Theory (2nd ed. Cambridge University Press, 2017) https://arxiv.org/abs/1106.1445
富田章久、「量子情報工学」（森北出版、2017）
R. Van Meter, Quantum Networking (Wiley-ISTE, 2014).
Mark M. WIlde, Quantum Information Theory (2nd ed. Cambridge University Press, 2017) https://arxiv.org/abs/1106.1445
富田章久、「量子情報工学」（森北出版、2017）
担当教員から履修者へのコメント
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