ImPACT Program 量子人工脳を量子ネットワークでつなぐ高度知識社会基盤の実現
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平成29年度

東北大学材料科学高等研究所｜数学連携グループ

Mini Workshop
Mathematical Aspects of Topological Phases of Matter and Quantum Computing

http://www.wpi-aimr.tohoku.ac.jp/mathematics_unit/japanese/seminar/20170724-0725.html

日時
2017年7月24日（月）～ 25日（火）
講師
  • 山本 喜久 （JST ImPACT プログラム・マネージャー）
    Timothée Leleu (東京大学)
授業の内容
  • • Quantum phase transition in optical neural networks applied to Ising problems
  • • Quantum suppression of chaos in optical neural networks applied to satisfiability problems

平成28年度

名古屋市立向陽高等学校

日時
平成29（2017）年2月28日（火）
対象学年・人数
高校2年生（38名）
講師
  • 福原 武 （理化学研究所 創発物性科学研究センター ユニットリーダー）
授業の内容
  • 物理とは何かというところから話をはじめ、光とは何か、そして量子とは何かということにつなげる。更に、原子気体のレーザー冷却について紹介し、最後にImPACTプロジェクトで取り組んでいる研究について話す。

青山学院中等部

日時
平成29（2017）年2月22日（水）
対象学年・人数
中学３年生（26名）
講師
  • 小芦　雅斗　（東京大学　教授）
  • 佐々木　寿彦（東京大学　特任研究員）
  • 鈴木 泰成（東京大学　大学院博士）
授業の内容
  • 体験形式で波としての光の性質、特に偏光について理解を深める。続いて、講義形式で、粒子としての光の性質、量子力学の簡単な話、微弱な光を利用した解読不可能な暗号である量子暗号について解説する。

東京都立戸山高等学校

日時
平成28（2016）年11月5日（土）
対象学年・人数
高校１，2年生（14名）
講師
  • 平野　琢也　(学習院大学　教授）
授業の内容
  • 量子と暗号
  • 　量子暗号を中心に量子情報技術の紹介を行う．まず，量子力学が日常的な常識が通用しない不思議で面白い理論で，未来の技術の鍵であることを紹介したのち，量子情報処理の概論とImPACT研究について紹介する．次に，ヤングの干渉の演示実験を行い，単一光子のヤングの干渉について考えることで，粒子性と波動性の二重性について理解を深める．最後に，もっとも代表的なプロトコルであるBB84プロトコルを実験も交えて紹介する．

大阪府立天王寺高等学校

日時
平成28（2016）年９月12日（月）
対象学年・人数
高校１，2年生（97名）
講師
  • 藤井　啓祐(東京大学　助教）
授業の内容
  • 量子コンピュータを創ろう
  • 　スマートフォンやノートパソコンなど、我々の身の回りのあらゆるものにコンピュータが利用されています。このようなコンピュータ、計算する機械の原型は 19 世紀 に発案され、その後多くの研究者によるイノベーションによって 20 世紀に大いに発展し、実現に至りました。21 世紀の研究者である私は、このような(古典)コンピュータとは全く異なる原理、量子力学に基づいて動作する「量子」コンピュータ の研究を行っています。この授業では、(古典)コンピュータの歴史、そしてその仕組みについて紹介し、量子コンピュータの仕組み、世界的な取り組みや課題についてご紹介致します。また、私が職業としている研究、そして研究者の日常についてもお話したいと思います。

青森県立八戸高等学校

日時
平成28（2016）年8月30日（火）
対象学年・人数
高校１，2年年生（21名）
講師
  • 宇都宮　聖子(国立情報学研究所　准教授）
  • 坂口　潤将(東京大学/国立情報学研究所）
  • 竹田　悠大河(東京理科大学/国立情報学研究所）
授業の内容
  • 物理学と情報学の融合
  • ～物理のチカラで社会の複雑な問題を解決する～
  • 1. 物理コンピュータとは？
  • 　情報処理の新しいカタチとして、従来のコンピュータで計算することが難しい複雑な問題を、⾃然界（物理）の特性をうまく利用して計算する、量子コンピュータや、ニューラルネットワークといった概念について紹介する。物理を使った精密な情報処理について、講義と、レーザーを使った精密測定の模擬実験を行う。
  • 2. ネットワーク科学
  • 　複雑ネットワークの性質とその上での計算の紹介

長野県立屋代高等学校

日時
平成28（2016）年7月19日（火）
対象学年・人数
高校2年生（35名）
講師
  • 山口　真 （理化学研究所　特別研究員）
  • 玉手　修平 （国立情報学研究所　特任研究員））
  • 針原　佳貴 (東京大学大学院　大学院生）
授業の内容
  • • 量子ってなんなの！？
  • (1) 光を使った量子力学
  • ✓光の波動性・粒子性についてのお話とレーザーを使った干渉実験
  • (2) 量子力学の研究紹介
  • ✓研究の様子と量子計算の紹介

平成27年度

名古屋市立向陽高等学校

日時
平成28（2016）年3月16日（水）
対象学年・人数
高校1、2年生（38名）
講師
  • 小川 和久（北海道大学　助教）
  • 松岡 史晃（北海道大学 学術研究員）
授業の内容
  • 1. 光の波としての性質の解説、レーザポインタを用いた干渉実験
  • 2. 光の粒子としての性質の身近な例からの解説、波動と粒子の二重性についての解説
  • 3. 量子コンピュータの解説と、量子情報分野における最前線の研究紹介

青山学院中等部

日時
平成28（2016）年2月24日（水）
対象学年・人数
中等部　3年生（16名）
講師
  • 平野 琢也（学習院大学　理学部物理学科　教授）
授業の内容
  • 量子情報処理全般について易しい入門を行ったのちに，量子暗号の概要を紹介する．特に，量子情報処理の意義について，ImPACTプロジェクトが目指すものも含めて，分かりやすく説明する．量子暗号については，もっとも代表的なプロトコルであるBB84プロトコルを実験も交えて紹介する．

青森県立三本木高等学校

日時
平成27（2015）年11月18日（水）
対象学年・人数
附属中学校　3年生（80名）
講師
  • 小芦 雅斗（東京大学 光量子科学研究センター　教授)
  • 佐々木　寿彦（東京大学 工学系研究科 物理工学専攻 小芦研究室　特任研究員）
  • 鈴木 泰成（東京大学 工学系研究科 物理工学専攻 小芦研究室　大学院博士）
授業の内容
  • 「光の正体と究極の暗号」
  • クラス毎の体験形式で波としての光の性質、特に偏光について理解を深める。続いて、2クラス合同の講義形式で、粒子としての光の性質、量子力学の簡単な話、微弱な光を利用した解読不可能な暗号である量子暗号について解説する。

東京都立戸山高等学校

日時
平成27（2015）年10月24日（土）
対象学年
高校2年生の希望者（16名）
講師
  • 福原　武（理化学研究所　創発物性科学研究センター　量子多体ダイナミクス研究ユニット　ユニットリーダー）
授業の内容
  • 量子の世界に不思議な現象について紹介し、その一例として量子気体研究の最新技術でどういうことができているのか、またそれを用いてどのような”コンピューター”が将来考えられるかについて話す。

大阪府立天王寺高等学校

日時
平成27（2015）年9月15日（火）15:50～17:00
対象学年
高校1年生（85名）
講師
  • 山崎 歴舟（東京大学先端科学技術研究センター）
  • 久富 隆佑（東京大学先端科学技術研究センター）
  • 志賀 信泰（情報通信研究機構）
  • 木戸 耕太（情報通信研究機構）
授業の内容
  • 「見るだけで変わる（分かる？）不思議な量子の世界」
    我々の身の回りには物質や光がありふれています。物質は原子や電子から構成されていると習いましたが、皆さんは原子や電子を実際に「見た」ことがありますか？
    また、光は原子や電子とはどう違うのでしょうか？実は、ミクロな世界では、光や原子や電子の振る舞いはすべて「量子」によって説明されます。このような量子の世界を実際にのぞき「見て」みたいところですが、不思議なことにミクロな量子の世界は「見る」ことによってすぐに変化してしまいます。
    この授業では、「見る」ことによって変化する不思議な量子の世界をのぞき「見て」みたいと思います。

青森県立八戸高等学校

日時
平成27（2015）年8月25日（火）13:30～17:00
対象学年・人数
高校1～3年生（28名）
講師
  • 宇都宮 聖子（国立情報学研究所 特任准教授）
  • 玉手 修平（国立情報学研究所　特任研究員）
  • 針原 佳貴（東京大学大学院　大学院博士）
授業の内容
  • レーザーを用いた光の干渉の実験、髪の毛の太さをレーザーで測る実験、量子消去の実験を行ってもらい、単一光子干渉のDVDを用いて簡単な量子力学入門の講義を行う。

長野県立屋代高等学校

日時
平成27（2015）年7月13日（月）13:40-15:40
対象学年・人数
高校2年生（39名）
講師
  • 稲垣 卓弘（NTT 物性科学基礎研究所 研究員）
  • 仙場 浩一（情報通信機構　未来ICT研究所）
授業の内容
  • 1.「量子の世界にようこそ ～ 光の科学の最前線 ～」
  • 2.「私たちが住んでいる不思議な 巨視的量子世界への招待～波と粒子の二重性 その適用範囲が拡大中～」

私たちの世界の全てのものは、量子と呼ばれる最も小さいサイズの粒子で成り立っています。
この量子の世界は、私たちの目に見えている世界とは少し異なるルールで動いています。
今回は、レーザーを使った実験や超伝導現象を題材にして、とても小さな量子の世界が私たちの世界に、どんな形で現れるのかをご紹介したいと思います。

平成26年度

名古屋市立向陽高等学校

日時
平成27（2015）年3月3日（火）13:30-15:00
対象学年・人数
高校1、2年生（23名）
講師
  • 稲垣 卓弘（NTT 物性科学基礎研究所 研究員）
授業の内容
  • 1．レーザーを利用した簡単な実験（レーザーでの風船割り、ダブルスリットの干渉実験）
  • 2．量子力学の基礎（光の偏光状態や重ね合わせ状態について解説）
  • 3．量子力学の最前線の研究（量子暗号などの量子力学を使った最前線の研究紹介）

青森県立三本木高等学校

日時
平成27（2015）年1月22日（木）10:20～15:45
対象学年・人数
高校1年生（67名）
講師
  • 鹿野 豊（自然科学研究機構 分子科学研究所 特任准教授）
  • 小林 弘和（高知工科大学 講師）
講義タイトル
どうやって安全に通信しようか？
授業の内容
初めに光に関する基礎概念について解説をし、LEDと携帯音源を用いた光通信実験を2人1組になって行う。そして、LEDの色による閾値電圧の差について解説をし、最後に量子暗号に関して簡単に解説をする。

青森県立三本木高等学校附属中学 化学室・物理地学室 (青森県十和田市)

日時
平成26（2014）11月26日（水）12:55～14:45
対象学年
3年（1組：男子19名、女子21名/2組：男子20名、女子20名）
対象人数
80名
講師
  • 宇都宮 聖子（国立情報学研究所情報学プリンシプル研究系 特任准教授）
  • 玉手 修平（国立情報学研究所情報学プリンシプル研究系 特任研究員）
  • 針原 佳貴（国立情報学研究所情報学プリンシプル研究系 RA）
  • 坂口 潤将（国立情報学研究所情報学プリンシプル研究系 RA）
講義時間等
5、6時限（12:55～14:45）（質疑応答を含む）
授業の内容
  • 1.「光波を使った 測定体験 〜髪の毛の太さを測ってみよう」
    光という波の紹介、測定の体験と議論、レーザーを使った長さの超精密測定体験
  • 2.「量子コンピュータのススメ」
    現在のコンピュータの原理および歴史的な背景、「量子コンピュータ」の特徴や、なぜ量子コンピュータに期待するのかについて。