慶應義塾研究者情報データベース

経歴 【 表示 ／ 非表示 】

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• 1993年04月

  -

  1996年03月

  東京工業大学理学部, 物理学科, 日本学術振興会特別研究員

• 1993年04月

  -

  1996年03月

  東京工業大学理学部, 物理学科, 日本学術振興会特別研究員

• 1996年04月

  -

  2006年03月

  慶應義塾大学理工学部, 物理学科, 助手

• 1996年04月

  -

  2006年03月

  慶應義塾大学理工学部, 物理学科, 助手

• 2000年02月

  -

  2001年03月

  米国メリーランド大学, 日本学術振興会 海外特別研究員

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学歴 【 表示 ／ 非表示 】

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• 1991年03月

  東京大学, 理学部, 物理学科

• 1991年03月

  東京大学, 理学部, 物理学科

  大学, 卒業

• 1993年03月

  東京工業大学, 理工学研究科, 物理学

• 1993年03月

  東京工業大学, 理工学研究科, 物理学

  大学院, 修了, 修士

• 1996年03月

  東京工業大学, 理工学研究科, 物理学

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学位 【 表示 ／ 非表示 】

学位 【 表示 ／ 非表示 】

• 修士（理学）, 東京工業大学, 課程, 1993年03月

• 博士（理学）, 東京工業大学, 課程, 1996年03月

研究分野 【 表示 ／ 非表示 】

研究分野 【 表示 ／ 非表示 】

• 自然科学一般 / 半導体、光物性、原子物理 (原子・分子・量子エレクトロニクス・プラズマ)

• 自然科学一般 / 半導体、光物性、原子物理 (原子・分子・量子エレクトロニクス・プラズマ)

• 自然科学一般 / 素粒子、原子核、宇宙線、宇宙物理にする理論 (Elementary Particle/Atomic Nucleus/Cosmic Ray/Space Physics)

• 自然科学一般 / 素粒子、原子核、宇宙線、宇宙物理にする理論 (Elementary Particle/Atomic Nucleus/Cosmic Ray/Space Physics)

• 情報通信 / 情報学基礎論 (情報学基礎)

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著書 【 表示 ／ 非表示 】

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• Singularities in Geometry and Topology

  古池 達彦, European Mathematical Society, 2012年

  担当範囲: 51-69

• 爆発と凝集

  原隆、古池達彦, 東京大学出版会, 2006年02月

論文 【 表示 ／ 非表示 】

論文 【 表示 ／ 非表示 】

• Nambu-Goto strings with a null symmetry and contact structure

  Kozaki H., Koike T., Morisawa Y., Ishihara H.

  Physical Review D （Physical Review D)  108 （ 8 ） 084069 2023年08月

  研究論文（学術雑誌）, 共著, 査読有り,  ISSN  24700010

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  We study the classical dynamics of the Nambu-Goto strings with a null symmetry in curved spacetimes admitting a null Killing vector field. The Nambu-Goto equation is reduced to first-order ordinary differential equations and is always integrable in contrast to the case of non-null symmetries where integrability requires additional spacetime symmetries. It is found that in the case of null symmetry, an almost contact structure associated with the metric dual 1-form η of the null Killing vector field emerges naturally. This structure determines the allowed class of string worldsheets in such a way that the tangent vector fields of the worldsheet lie in ker dη. In the special case that the almost contact structure becomes a contact structure, its Reeb vector field completely characterizes the worldsheet. We apply our formulation to the strings in the pp-waves, the Einstein static universe and the Gödel universe. We also study their worldsheet geometry in detail.

  • Access to Document (DOI)

• Quantum brachistochrone

  Tatsuhiko Koike

  Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences （Royal Society Publishing)  380 （ 2239 ）  2022年12月

  筆頭著者, 最終著者, 責任著者,  ISSN  1364503X

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  Quantum brachistochrone (QB) is a quantum analogue of classical brachistochrone (shortest path). It is a solution to the following problem: How can we perform a desired quantum operation (or obtain a desired final quantum state) most quickly, by a time-dependent Hamiltonian subject to given constraints? Finding QB is a fundamental problem in quantum mechanics in its own right. Moreover, it will be useful in the study of quantum information and quantum engineering, such as quantum speed limits and implementations of quantum computers. A general framework for finding QBs, called QB formalism, has been developed. It is based on Pontryagin's maximum principle. We review the basics of the QB formalism, give simple examples, and briefly discuss some related studies. This article is part of the theme issue 'Shortcuts to adiabaticity: theoretical, experimental and interdisciplinary perspectives'.

  • Access to Document (DOI)

• A general formulation of time-optimal quantum control and optimality of singular protocols

  Wakamura Hiroaki, Koike Tatsuhiko

  NEW JOURNAL OF PHYSICS （New Journal of Physics)  22 （ 7 ）  2020年07月

  ISSN  1367-2630

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  We present a general theoretical framework for finding the time-optimal unitary evolution of the quantum systems when the Hamiltonian is subject to arbitrary constraints. Quantum brachistochrone (QB) is such a framework based on the variational principle, whose drawback is that it only deals with equality constraints. While inequality constraints can be reduced to equality ones in some situations, they usually cannot, especially when a drift field, an uncontrollable part, is present in the Hamiltonian. We first develop a framework based on Pontryagin's maximum principle (MP) in order to deal with inequality constraints as well. The new framework contains QB as a special case, and their detailed correspondence is given. Second, we address the problem of singular controls, which satisfy MP trivially so as to cause a trouble in determining the optimal protocol. To overcome this difficulty, we derive an additional necessary condition for a singular protocol to be optimal by applying the generalized Legendre-Clebsch condition. Third, we discuss general relations among the drift, the singular controls, and the inequality constraints. Finally, we demonstrate how our framework and results work in some examples. We also discuss the physical meaning of singular controls.

  • Access to Document (DOI)

• Cohomogeneity-one-string integrability of spacetimes

  Morisawa Y., Hasegawa S., Koike T., Ishihara H.

  Classical and Quantum Gravity （Classical and Quantum Gravity)  36 （ 15 ）  2019年07月

  共著,  ISSN  02649381

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  © 2019 IOP Publishing Ltd. A classical string whose world sheet shares a one-dimensional symmetry with the spacetime is called cohomogeneity-one (C1). We propose C1-string integrability, i.e. integrability of all C1 strings in the spacetime, as a class of hidden symmetry of a spacetime. The C1 string may probe symmetry which is not probed by a particle. We present a simple, systematic procedure for finding constants of motion of a C1 string and examining C1 string integrability of a spacetime. We apply the framework to some physically important spacetimes such as AdS5, AdS5 × S5, and AdS5 × Tp,q. C1 strings and C1-string integrability may be useful for a prior examination of general string integrability of a highly symmetric spacetime since, among the examples above, all C1 string integrable spacetimes are string-integrable, and the previously obtained chaotic string solutions in those or other spacetimes are of class C1.

  • Access to Document (DOI)

• Disturbance by optimal discrimination

  Kawakubo R., Koike T.

  Physical Review A （Physical Review A)  97 （ 3 ） 032102 (5pp) 2018年03月

  研究論文（学術雑誌）, 共著, 査読有り,  ISSN  24699926

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  © 2018 authors. Published by the American Physical Society. Published by the American Physical Society under the terms of the Creative Commons Attribution 4.0 International license. Further distribution of this work must maintain attribution to the author(s) and the published article's title, journal citation, and DOI. We discuss the disturbance by measurements which unambiguously discriminate between given candidate states. We prove that such an optimal measurement necessarily changes distinguishable states indistinguishable when the inconclusive outcome is obtained. The result was previously shown by Chefles [Phys. Lett. A 239, 339 (1998)PYLAAG0375-960110.1016/S0375-9601(98)00064-4] under restrictions on the class of quantum measurements and on the definition of optimality. Our theorems remove these restrictions and are also applicable to infinitely many candidate states. Combining with our previous results, one can obtain concrete mathematical conditions for the resulting states. The method may have a wide variety of applications in contexts other than state discrimination.

  • Access to Document (DOI)

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研究発表 【 表示 ／ 非表示 】

研究発表 【 表示 ／ 非表示 】

• 量子最速降下線を用いた量子ゲートの時間最適化

  小野薫,佐藤皓志,古池達彦

  日本物理学会2024年春季大会 (オンライン) , 

  2024年03月

  , 

  口頭発表（一般）, 日本物理学会

• 量子最速曲線と Pontryagin 最大値原理

  古池達彦

  重力と量子で紡ぐ宇 宙 (公共の宿 しきぶ温泉 湯楽里) , 

  2023年08月

  , 

  口頭発表（招待・特別）, 斉田 浩見、樽家 篤史、野田 宗佑、吉野 裕高、柳 哲文

• 等質余次元1物体から量子最速曲線まで

  古池 達彦

  相対論と重力研究の現在，過去・未来 (大阪市立大学) , 

  2022年03月

  , 

  口頭発表（招待・特別）

• A generalization of quantum brachistochrone

  若村浩明, 古池達彦

  第21回「特異点と時空、および関連する物理」研究会 (秋田市) , 

  2019年12月

  , 

  口頭発表（一般）, 特異点研究会組織委員会

• 量子系での時間最適制御の一般論と特異的な制御

  若村浩明, 川久保龍一郎, 古池達彦

  日本物理学会2019年秋季大会 (岐阜大学柳戸キャンパス) , 

  2019年09月

  , 

  口頭発表（一般）, 日本物理学会

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競争的研究費の研究課題 【 表示 ／ 非表示 】

競争的研究費の研究課題 【 表示 ／ 非表示 】

• 時間最適量子制御の基礎理論と特異制御に関する研究

  2020年04月

  -

  2023年03月

  文部科学省・日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 古池 達彦, 基盤研究(C), 補助金,  研究代表者

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  本課題研究の目的は量子系を素速く精確に制御する方法を明らかにすることである。制御とは系を所望の状態に保ったり変化させることを指す。量子系を自在 に制御するためには外場や測定の影響を理解する必要がある。特に、最適制御の研究は量子ダイナミクスの限界を明らかにするという基礎研究のみならず、情報処理への応用という面でも意義が大きい。例えば現在の量子計算機においては、量子状態が壊れてしまう前にできるだけ多くの計算を行うことをが必須である。 研究代表者は、従来から時間最適制御を変分原理により求める方法を開発してきた。それは「量子最速曲線法」と呼ばれている。昨年度は、時間最適量子制御に対する基礎理論を構築・確立した。与えられた制限下で所望の量子操作を最速に行う方法を求める理論である。これを、量子最 速曲線法を「ポントリャーギン最大値原理」という手法で拡張することで実現した。その結果、従来扱えなかった不等式拘束条件を扱えるようになり、理論および応用上遭遇するほぼ全ての状況に適用可能となった。
  本年度は、確立された理論を実際に応用すべく研究を継続中である。特に、我々の方法を用いれば既存の方法を越えた計算速度を実現可能であることを示すための研究を遂行中である。特に、本学量子計算センターで利用可能な量子計算機実機への具体的応用をシミュレート中である。一方、確立した量子最速曲線理論の周知および普及にも資するべく、理論を招待公演にて紹介し、国外専門誌において来年度出版予定の招待論文を執筆中である。コロナ禍で多少の遅れが生じているが、研究の基礎段階の遂行および若手の研究協力者の育成を進めることができた。

受賞 【 表示 ／ 非表示 】

受賞 【 表示 ／ 非表示 】

• 手島記念研究賞（博士論文賞）

  古池 達彦, 1996年03月, 手島工業教育資金団, 重力崩壊における臨界現象のくりこみ群による解析

  受賞区分： 出版社・新聞社・財団等の賞

• 手島記念研究賞（博士論文賞）

  H古池 達彦, HR, 1996年03月, 手島工業教育資金団, 重力崩壊における臨界現象のくりこみ群による解析

  受賞区分： 出版社・新聞社・財団等の賞

• 手島記念研究賞（博士論文賞）

  古池 達彦, 1996年03月, 手島工業教育資金団, 重力崩壊における臨界現象のくりこみ群による解析

  受賞区分： 出版社・新聞社・財団等の賞

担当授業科目 【 表示 ／ 非表示 】

担当授業科目 【 表示 ／ 非表示 】

• 相対性理論

  2024年度

• 物理学セミナー第４

  2024年度

• 物理学演習第２

  2024年度

• 物理学Ｃ

  2024年度

• 論文講読発表

  2024年度

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担当経験のある授業科目 【 表示 ／ 非表示 】

担当経験のある授業科目 【 表示 ／ 非表示 】

• プログラミング実習

  慶應義塾

  2024年04月

  -

  2025年03月

• 論文講読発表

  慶應義塾

  2024年04月

  -

  2025年03月

• 相対性理論

  慶應義塾

  2024年04月

  -

  2025年03月

• 物理学Ｃ

  慶應義塾

  2024年04月

  -

  2025年03月

• 物理学演習第２

  慶應義塾

  2024年04月

  -

  2025年03月

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所属学協会 【 表示 ／ 非表示 】

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• 日本物理学会新著紹介小委員会, 

  2007年11月

  -

  2009年10月

• 日本物理学会新著紹介小委員会, 

  2007年11月

  -

  2009年10月

委員歴 【 表示 ／ 非表示 】

委員歴 【 表示 ／ 非表示 】

• 2007年11月

  -

  2009年10月

  委員, 日本物理学会新著紹介小委員会

• 2007年11月

  -

  2009年10月

  委員, 日本物理学会新著紹介小委員会

• 2007年11月

  -

  2009年10月

  委員, 日本物理学会新著紹介小委員会