山本 直樹 (ヤマモト ナオキ)

Yamamoto, Naoki

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所属(所属キャンパス)

理工学部 物理情報工学科 (矢上)

職名

教授

HP

経歴 【 表示 / 非表示

  • 2003年04月
    -
    2007年03月

    日本学術振興会, 特別研究員

  • 2004年07月
    -
    2007年02月

    California Institute of Technology, Department of Physics, Postdoctral Fellow

  • 2007年04月
    -
    2008年03月

    Australian National University, Department of Engineering, Postdoctral Fellow

  • 2008年04月
    -
    2011年03月

    慶應義塾大学, 理工学部・物理情報工学科, 専任講師

  • 2011年04月
    -
    継続中

    慶應義塾大学, 理工学部・物理情報工学科, 准教授

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学歴 【 表示 / 非表示

  • 1999年03月

    東京大学, 工学部, 計数工学科

    東京都文京区本郷7-3-1, 大学, 卒業

  • 2004年03月

    東京大学, 情報理工学系研究科, システム情報学専攻

    東京都文京区本郷7-3-1, 大学院, 修了, 博士

学位 【 表示 / 非表示

  • 情報理工学, 東京大学, 課程, 2004年03月

 

研究分野 【 表示 / 非表示

  • 原子・分子・量子エレクトロニクス

  • 制御・システム工学

研究キーワード 【 表示 / 非表示

  • 量子制御

  • 量子情報

 

著書 【 表示 / 非表示

  • Linear Dynamical Quantum Systems: Analysis, Synthesis, and Control

    H. I. Nurdin and N. Yamamoto, Springer, 2017年05月

  • 複素関数論の基礎

    山本 直樹, 裳華房, 2015年11月

論文 【 表示 / 非表示

  • Cascade and locally dissipative realizations of linear quantum systems for pure Gaussian state covariance assignment

    S. Ma, M. J. Woolley, I. R. Petersen, and N. Yamamoto

    Automatica 90   263 - 270 2018年02月

    研究論文(学術雑誌), 共著, 査読有り,  ISSN  0005-1098

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    <p>This paper presents two realizations of linear quantum systems for covariance assignment corresponding to pure Gaussian states. The first one is called a cascade realization; given any covariance matrix corresponding to a pure Gaussian state, we can construct a cascaded quantum system generating that state. The second one is called a locally dissipative realization; given a covariance matrix corresponding to a pure Gaussian state, if it satisfies certain conditions, we can construct a linear quantum system that has only local interactions with its environment and achieves the assigned covariance matrix. Both realizations are illustrated by examples from quantum optics.</p>

  • Dissipative-dissipative control strategy for quantum coherent feedback

    Y. Kashiwamura and N. Yamamoto

    Proceedings of IFAC World Congress    11760 - 11763 2017年12月

    研究論文(国際会議プロシーディングス), 共著, 査読有り

  • Entanglement-assisted quantum feedback control

    N. Yamamoto and T. Mikami

    Quantum Information Processing 16 ( 7 ) 179 2017年07月

    研究論文(学術雑誌), 共著, 査読有り,  ISSN  1570-0755

     概要を見る

    <p>The main advantage of quantum metrology relies on the effective use of entanglement, which indeed allows us to achieve strictly better estimation performance over the standard quantum limit. In this paper, we propose an analogous method utilizing entanglement for the purpose of feedback control. The system considered is a general linear dynamical quantum system, where the control goal can be systematically formulated as a linear quadratic Gaussian control problem based on the quantum Kalman filtering method; in this setting, an entangled input probe field is effectively used to reduce the estimation error and accordingly the control cost function. In particular, we show that, in the problem of cooling an opto-mechanical oscillator, the entanglement-assisted feedback control can lower the stationary occupation number of the oscillator below the limit attainable by the controller with a coherent probe field and furthermore beats the controller with an optimized squeezed probe field.</p>

  • Pure Gaussian states from quantum harmonic oscillator chains with a single local dissipative process

    S. Ma, M. J. Woolley, I. R. Petersen, and N. Yamamoto

    Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical 50 ( 13 )  2017年02月

    研究論文(学術雑誌), 共著, 査読有り,  ISSN  1751-8113

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    <p>We study the preparation of entangled pure Gaussian states via reservoir engineering. In particular, we consider a chain consisting of (2N + 1) quantum harmonic oscillators where the central oscillator of the chain is coupled to a single reservoir. We then completely parametrize the class of (2N + 1)-mode pure Gaussian states that can be prepared by this type of quantum harmonic oscillator chain. This parametrization allows us to determine the steady-state entanglement properties of such quantum harmonic oscillator chains.</p>

  • Optimal control for perfect state transfer in linear quantum memory

    H. Nakao and N. Yamamoto

    Journal of Physics B: Atomic, Molecular and Optical Physics 50 ( 6 )  2017年02月

    研究論文(学術雑誌), 共著, 査読有り,  ISSN  0953-4075

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    <p>A quantum memory is a system that enables transfer, storage, and retrieval of optical quantum states by ON/OFF switching of the control signal in each stage of the memory. In particular, it is known that, for perfect transfer of a single-photon state, appropriate shaping of the input pulse is required. However, in general, such a desirable pulse shape has a complicated form, which would be hard to generate in practice. In this paper, for a wide class of linear quantum memory systems, we develop a method that reduces the complexity of the input pulse shape of a single photon while maintaining the perfect state transfer. The key idea is twofold; (i) the control signal is allowed to vary continuously in time to introduce an additional degree of freedom, and then (ii) an optimal control problem is formulated to design a simple-formed input pulse and the corresponding control signal. Numerical simulations are conducted for Λ-type atomic media and networked atomic ensembles, to show the effectiveness of the proposed method.</p>

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KOARA(リポジトリ)収録論文等 【 表示 / 非表示

総説・解説等 【 表示 / 非表示

  • 連続時間カルマンフィルタと量子状態推定

    山本 直樹

    計測自動制御学会誌 56 ( 9 ) 662 - 667 2017年09月

    総説・解説(学術雑誌)

  • 量子フィードバック制御のための推定論とその応用

    山本 直樹

    京都大学数理解析研究所講究録 1834 ( 5 ) 96 - 108 2013年05月

    総説・解説(大学・研究所紀要), 単著

  • 量子フィードバック制御の数理

    山本 直樹

    数理科学 585   21 - 27 2012年03月

    総説・解説(商業誌、新聞、ウェブメディア), 単著

  • 確率微分方程式の基礎

    山本 直樹

    計測と制御 50 ( 11 ) 937-943 2011年11月

    総説・解説(学術雑誌), 単著

  • 量子力学と確率システム理論

    山本 直樹

    計測と制御 50 ( 11 ) 993-999 2011年11月

    総説・解説(学術雑誌), 単著

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研究発表 【 表示 / 非表示

  • Quantum op-amp and functionalities

    N. Yamamoto

    APS March Meeting (Los Angeles, California, USA) , 2018年03月, 口頭(一般), APS

  • 散逸下における量子状態制御の限界

    小林幸一、山本直樹

    第37回量子情報技術研究会, 2017年11月, 口頭(一般)

  • 多段量子フィードバック増幅器の感度解析

    横寺裕、山本直樹

    第36回量子情報技術研究会, 2017年05月, ポスター(一般)

  • 散逸下における量子状態制御の限界

    小林幸一、山本直樹

    第35回量子情報技術シンポジウム, 2016年11月, ポスター(一般)

  • LQG制御による量子スクイズド状態の角度揺らぎ抑制

    黒柳亮介、山本直樹

    第35回量子情報技術シンポジウム (高エネルギー加速器研究機構) , 2016年11月, ポスター(一般)

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競争的資金等の研究課題 【 表示 / 非表示

  • フィードバック増幅による量子機能創出

    2016年10月
    -
    2020年03月

    科学技術振興機構, 戦略的創造研究推進事業さきがけプログラム, 山本直樹, 補助金,  代表

  • システム制御理論に基づく量子状態変換法の設計理論

    2015年04月
    -
    2018年03月

    日本学術振興会, 科学研究費補助金(文部科学省・日本学術振興会), 山本直樹, 補助金,  代表

  • デコヒーレンスフリー量子情報処理のためのシステム制御理論

    2012年04月
    -
    2015年03月

    日本学術振興会, 科学研究費補助金(文部科学省・日本学術振興会), 山本直樹, 補助金,  代表

  • 線形量子ネットワークのフィードバック制御理論

    2009年04月
    -
    2012年03月

    日本学術振興会, 科学研究費補助金(文部科学省・日本学術振興会), 山本直樹, 補助金,  代表

  • 数理最適化理論に基づく大規模量子情報処理系のロバスト設計

    2008年04月
    -
    2011年03月

    慶応義塾大学, 慶應義塾学事振興資金, 山本直樹, 補助金,  代表

受賞 【 表示 / 非表示

  • Outstanding Reviewer Award

    2018年02月, IOP

  • エレクトロニクスソサイエティ活動功労表彰

    2018年02月, 電子情報通信学会

 

担当授業科目 【 表示 / 非表示

  • プレゼンテーション技法

    2019年度

  • 物理情報数学A

    2019年度

  • 量子力学の数理工学

    2019年度

  • 理工学基礎実験

    2019年度

  • 基礎理工学課題研究

    2019年度

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担当経験のある授業科目 【 表示 / 非表示

  • 応用確率論

    慶應義塾, 2014年度, 秋学期, 専門科目, 講義, 専任, 1時間

    確率・確率過程論

  • 物理情報数学A

    慶應義塾, 2014年度, 春学期, 専門科目, 講義, 兼担, 1時間

    複素関数論

 

委員歴 【 表示 / 非表示

  • 2013年04月
    -
    継続中

    量子情報技術時限付専門委員, 電子情報通信学会エレクトロニクスソサエティ

     特記事項を見る

    2015年 4月 ~ 2017年3月 の2年間、幹事