量子情報：北海道大学大学院情報科学研究科情報エレクトロニクス専攻先端エレクトロニクス講座

〒060-0814 札幌市北区北14条西9丁目 北海道大学情報科学棟502
TEL/FAX 011-706-6521　
  • 量子情報：北海道大学大学院情報科学研究科情報エレクトロニクス専攻先端エレクトロニクス講座
  • スタッフ
  • 研究成果
  • 量子情報の解説



研究成果

査読付き論文誌および査読付き国際会議口頭発表

  1. Hiroyuki Harada, Yasunari Suzuki, Bo Yang, Yuuki Tokunaga, and Suguru Endo, “Density matrix representation of hybrid tensor networks for noisy quantum devices”, Quantum 9, 1823 (2025).
  2. Bo Yang, Nobuyuki Yoshioka, Hiroyuki Harada, Shigeo Hakkaku, Yuuki Tokunaga, Hideaki Hakoshima, Kaoru Yamamoto, and Suguru Endo, "Resource-efficient Generalized Quantum Subspace Expansion", Phys. Rev. Applied 23, 054021 (2025).
  3. Suguru Endo, Yasunari Suzuki, Kento Tsubouchi, Rui Asaoka, Kaoru Yamamoto, Yuichiro Matsuzaki, Yuuki Tokunaga, “Quantum error mitigation for rotation-symmetric bosonic codes with symmetry expansion”, Physical Review A 111, 062402 (2025).
  4. Seigo Kikura, Rui Asaoka, Masato Koashi, and Yuuki Tokunaga, “High-purity single-photon generation based on cavity QED”, Phys. Rev. Research - Accepted 12 January, (2025).
  5. Takumi Kobori, Yasunari Suzuki, Yosuke Ueno, Teruo Tanimoto, Synge Todo, Yuuki Tokunaga, "LSQCA: Resource-Efficient Load/Store Architecture for Limited-Scale Fault-Tolerant Quantum Computing", IEEE International Symposium on High-Performance Computer Architecture (HPCA) (March 2025), accepted. ※プレスリリース
  6. Takeru Utsugi, Rui Asaoka, Yuuki Tokunaga, and Takao Aoki, “Optimal cavity design for minimizing errors in cavity-QED-based atom-photon entangling gates with finite temporal duration”, Phys. Rev. A 111, L011701 (2025).
  7. Akinori Suenaga, Takeru Utsugi, Rui Asaoka, Yuuki Tokunaga, Rina Kanamoto, Takao Aoki, "Speed Limit of Efficient Cavity-Mediated Adiabatic Transfer", J. Phys. Soc. Jpn. 93, 044003 (2024).
  8. Kou Hamada, Yasunari Suzuki, Yuuki Tokunaga, "Efficient and high-performance routing of lattice-surgery paths on three-dimensional", Quantum Computing Theory in Practice conference (QCTiP), The University of Edinburgh (April 2024)
  9. Wang Liao, Yasunari Suzuki, Teruo Tanimoto, Yosuke Ueno, Yuuki Tokunaga, “WIT-Greedy: Hardware System Design of Weighted ITerative Greedy Decoder for Surface Code”, ASPDAC '23: Proceedings of the 28th Asia and South Pacific Design Automation Conference January pp.209–215, (2023)
  10. Kento Tsubouchi, Yasunari Suzuki, Yuuki Tokunaga, Nobuyuki Yoshioka, Suguru Endo, “Virtual quantum error detection”, Physical Review A 108, 042426 (2023)
  11. Yasunari Suzuki*, Suguru Endo*, Keisuke Fujii, and Yuuki Tokunaga, (* equally contributed)　"Quantum Error Mitigation as a Universal Error Reduction Technique: Applications from the NISQ to the Fault-Tolerant Quantum Computing Eras",　PRX Quantum 3, 010345 (2022)　※プレスリリース
  12. Nobuyuki Yoshioka, Hideaki Hakoshima, Yuichiro Matsuzaki, Yuuki Tokunaga, Yasunari Suzuki, and Suguru Endo, "Generalized quantum subspace expansion",　Phys. Rev. Lett. 129, 020502 (2022)　 ※プレスリリース
  13. Kaoru Yamamoto, Suguru Endo, Hideaki Hakoshima, Yuichiro Matsuzaki, and Yuuki Tokunaga,　"Error-Mitigated Quantum Metrology via Virtual Purification",　Phys. Rev. Lett. 129, 250503 (2022)　 ※プレスリリース
  14. Takeru Utsugi, Akihisa Goban, Yuuki Tokunaga, Hayato Goto, and Takao Aoki,　"Gaussian-wave-packet model for single-photon generation based on cavity quantum electrodynamics under adiabatic and nonadiabatic conditions",　Phys. Rev. A 106, 023712 (2022)
  15. Rui Asaoka, Julio Gea-Banacloche, Yuuki Tokunaga, and Kazuki Koshino,　"Stimulated Emission of Superradiant Atoms in Waveguide Quantum Electrodynamics", Phys. Rev. Applied 18, 064006 (2022)
  16. Rui Asaoka, Yuuki Tokunaga, Rina Kanamoto, Hayato Goto, and Takao Aoki, "Requirements for fault-tolerant quantum computation with cavity-QED-based atom-atom gates mediated by a photon with a finite pulse length", Phys. Rev. A 104, 043702 (2021)
  17. Shu Kanno, Suguru Endo, Yasunari Suzuki, and Yuuki Tokunaga, "Quantum algorithm for the calculation of transition amplitudes in hybrid tensor networks", Phys. Rev. A 104, 042424 (2021)
  18. Rui Asaoka, Yuuki Tokunaga, Rina Kanamoto, Hayato Goto, Kazuki Koshino, and Takao Aoki, "Suitable fault-tolerant schemes for cavity-QED-based quantum computation", CLEO Pacific Rim (2020)
  19. Hayato Goto, Shota Mizukami, Yuuki Tokunaga, and Takao Aoki, "Figure of merit for single-photon generation based on cavity quantum electrodynamics", Phys. Rev. A 99, 053843 (2019)
  20. Shumpei Masuda, Shingo Kono, Keishi Suzuki, Yuuki Tokunaga, Yasunobu Nakamura, and Kazuki Koshino, "Nonreciprocal microwave transmission based on Gebhard-Ruckenstein hopping", Phys. Rev. A 99, 013816 (2019)
  21. Yuuki Tokunaga, Hayato Goto, Takeru Utsugi, and Takao Aoki, "Figure of merit for the efficiency of single-photon generation using cavity-QED systems", International Symposium on Single photon based quantum technologies, Berlin (2019)
  22. K. Koshino, K. Inomata, Z. R. Lin, Y. Tokunaga, T. Yamamoto, and Y. Nakamura, "Theory of Deterministic Entanglement Generation between Remote Superconducting Atoms", Phys. Rev. Applied 7, 064006 (2017)
  23. Yuuki Tokunaga and Kazuki Koshino, "Simple Waveguide-QED-based Photonic Quantum Gates", Progress In Electromagnetics Research Symposium, Prague, Czech Republic, 6-9 Jul. (2015).
  24. Yuuki Tokunaga and Kazuki Koshino, “A photonic controlled-phase gate by passive use of a system”, 22nd Central European Workshop on Quantum Optics, Warsaw, Poland, 6-10 Jul. (2015).
  25. Kensuke Inaba, Yuuki Tokunaga, Kiyoshi Tamaki, Kazuhiro Igeta, and Makoto Yamashita, "High-Fidelity Cluster State Generation for Ultracold Atoms in an Optical Lattice", Phys. Rev. Lett. 112, 110501 (2014)　 ※プレスリリース
  26. Keisuke Fujii and Yuuki Tokunaga, "Error and loss tolerances of surface codes with general lattice structures", Phys. Rev. A 86, 020303(R) (2012)
  27. Ryo Namiki and Yuuki Tokunaga, "Discrete Fourier-Based Correlations for Entanglement Detection", Phys. Rev. Lett. 108, 230503 (2012)
  28. Ryo Namiki and Yuuki Tokunaga, "Schmidt-number benchmark for genuine quantum memories and gates", Phys. Rev. A 85, 010305(R) (2012)
  29. K. Inaba, Y. Tokunaga, K. Tamaki, K. Igeta, and M. Yamashita, “Quantum entanglement generation using ultracold fermionic atoms in an optical lattice”, The international conference on Quantum Information Processing and Communication (QIPC), Zurich, Swiss, Sep., (2011).
  30. Keisuke Fujii, and Yuuki Tokunaga, "Fault-Tolerant Topological One-Way Quantum Computation with Probabilistic Two-Qubit Gates", Phys. Rev. Lett. 105, 250503 (2010)　 ※プレスリリース
  31. Y. Tokunaga, S. Okamoto, R. Ikuta, R. Namiki, T. Yamamoto, M. Koashi and N. Imoto, "Experimental verification of quantum process in one-way quantum computing" International Conference on Quantum Information and Computation (ICQIC) Stockholm, Sweden, 4-8 October (2010)
  32. Y. Tokunaga, S. Okamoto, R. Ikuta, T. Yamamoto, M. Koashi, and N. Imoto, "Complete process tomography of experimental one-way quantum computation" The 3rd Conference on Quantum Information and Quantum Control (CQIQCIII), Fields Institute, Toronto, Canada. (Aug.2009)
  33. Yuuki Tokunaga, Shin Kuwashiro, Takashi Yamamoto, Masato Koashi, and Nobuyuki Imoto, "Generation of High-Fidelity Four-Photon Cluster State and Quantum-Domain Demonstration of One-Way Quantum Computing", Phys. Rev. Lett. 100, 210501 (2008).　 ※プレスリリース
  34. Y. Tokunaga, S. Kuwashiro, T. Yamamoto, M. Koashi, N. Imoto, "Process Characterization of Experimental Photonic One-Way Quantum Computing," Conference on Lasers and Electro-Optics/Quantum Electronics and Laser Science Conference (CLEO/QELS 2008), San Jose McEnery Convention Center, San Jose, (May 2008)
  35. Y. Tokunaga, S. Kuwashiro, T. Yamamoto, M. Koashi, and N. Imoto,“Experimental photonic cluster state quantum computation over classical bounds”, International Conference on Quantum Information Processing and Communication (QIPC’07), Barcelona, Spain, (Oct. 2007)
  36. Y. Tokunaga, S. Kuwashiro, T. Yamamoto, M. Koashi, and N. Imoto,“Simple Experimental Generation of a Four-Photon Cluster State and Distinguishing Classes of Genuine Four-Qubit Entanglement Using Witness Operators”, CLEO/QELS ’07, Baltimore, USA, (May 2007)
  37. Y. Tokunaga, S. Kuwashiro, T. Yamamoto, M. Koashi, and N. Imoto,“Generation of high-fidelity four-photon cluster state and quantum-domain demonstration of one-way quantum computing”, Asian conference on Quantum Information Science (AQIS’07), Kyoto, Japan, (Sep. 2007)
  38. Yuuki Tokunaga, Takashi Yamamoto, Masato Koashi, and Nobuyuki Imoto, "Fidelity estimation and entanglement verification for experimentally produced four-qubit cluster states", Phys. Rev. A 74, 020301(R) (2006)
  39. Yuuki Tokunaga, Takashi Yamamoto, Masato Koashi, and Nobuyuki Imoto, "Simple experimental scheme of preparing a four-photon entangled state for the teleportation-based realization of a linear optical controlled-NOT gate", Phys. Rev. A 71, 030301(R) (2005)
  40. Yuuki Tokunaga, Tatsuaki Okamoto, and Nobuyuki Imoto, "Threshold quantum cryptography", Phys. Rev. A 71, 012314 (2005)
  41. Y. Tokunaga, T. Yamamoto, M. Koashi, and N. Imoto, “Entanglement witnesses of four-qubit cluster states with local measurement”, Erato conference on Quantum Information Science (EQIS’05), Tokyo, Japan, (Sep. 2005)
  42. Yuuki Tokunaga, Tatsuaki Okamoto, Nobuyuki Imoto、“Anonymous Quantum Cash”, Erato conference on Quantum Information Science (EQIS’03), Kyoto, Japan, (Sep. 2003)
  43. Tomohiro Yamasaki, Hirotada Kobayashi, Yuuki Tokunaga, Hiroshi Imai, “One-way probabilistic reversible and quantum one-counter automata”, Theor. Comput. Sci. 289(2): 963-976 (2002).
  44. Tomohiro Yamasaki, Hirotada Kobayashi, Yuuki Tokunaga, Hiroshi Imai,“One-Way Probabilistic Reversible and Quantum One-Counter Automata” The 6th Annual International Computing and Combinatorics Conference (COCOON), Sydney, Australia, (Aug. 2000)

招待講演（国際会議）

  1. Yuuki Tokunaga, "Cavity-QED-based quantum computing", Quantum Science Symposium, Cambridge, United Kingdom, Nov. 5-6, (2018)
  2. Yuuki Tokunaga, “Atom and photon interaction toward scalable quantum information processing”, Energy materials nanotechnology meeting on quantum, Phuket, Thailand, Apr. (2016)
  3. Yuuki Tokunaga, "High-Fidelity Cluster State Generation for Ultracold Atoms in an Optical Lattice", Physics of Quantum Information Processing (PQIP), Osaka, Japan, Aug. 25 - 26, (2014).
  4. Yuuki Tokunaga, “Error- and Loss-Tolerances of Surface Codes with General Lattice Structures”, Quantum information via statistical mechanics, Kyoto University, Jan. (2013).
  5. Yuuki Tokunaga, “Photonic Cluster-State Quantum Computing”, International Conference on Core Research and Engineering Science of Advanced Materials, Osaka, Japan, Jun. 4 (2010).

招待講演（国内）

  1. 徳永裕己，「早期誤り耐性量子計算技術」第二回量子ソフトウェアシンポジウム、
    F T Q C実現に向けた世界の動向，東京大学小柴ホール，2024年6月20日
  2. 徳永裕己, 特別講演 "量子×AIで何が起こるか？" 先進 AI 研究所ワークショップ, 神奈川工科大学　2021年7月
  3. 徳永裕己,「クラスターステート量子計算の実験と評価」, 第１９回 量子情報技術研究会, 平成20年11月20日
  4. 徳永裕己, 「量子計算機汎用シミュレーションシステム」, 第３回 量子情報技術研究会, 平成12年5月30日

著　書

  1. 宇津木健 著、 徳永裕己 監修, 「絵で見てわかる量子コンピュータ」 翔泳社　（韓国語、中国語、台湾語でも出版）
  2. 量子コンピュータ／イジング型コンピュータ研究開発最前線(情報機構, 2019年, 分担執筆)

総説・解説記事

  1. 徳永裕己 「誤り耐性量子コンピュータの早期実現に向けた取り組み」NTT技術ジャーナル 2023年9月号
  2. 徳永裕己、鈴木泰成、遠藤傑、浅岡類、「量子情報処理の誤り耐性技術とその実装方式」NTT技術ジャーナル 2021年3月号
  3. 徳永裕己、鈴木泰成、遠藤傑、西巻陵、北川冬航、為近彩智、「量子情報処理によるセキュリティと量子情報のデータ保護」NTT技術ジャーナル 2021年4月号
  4. 徳永裕己　「量子コンピュータの誤り訂正技術─物理に即したトポロジカル表面符号─」　情報処理学会誌「情報処理」vol.55, No.7（２０１４年7月）特集「量子コンピュータ」
  5. 稲葉謙介、徳永裕己「世界最大，100万ビット規模の量子コンピュータ実現に向けた新手法を確立　光格子中の原子すべてをもつれ合わせ計算リソースに」Focus on the news, NTT技術ジャーナル 2014年6月号
  6. 徳永裕己 「2009年光学界の進展：量子光学、非線形光学」 光学　第39巻　第4号　（2010年4月）
  7. 徳永裕己 「光量子もつれクラスター状態を用いた量子演算の実装実験」　光学　第37巻　第12号　（2008年12月）

特　許

  1. 特開2025-6455: 遠藤 傑 , 鈴木 泰成 , 徳永 裕己 , 坪内 健人 「量子計算装置、量子計算方法、及びプログラム」日本電信電話株式会社, 2025/01/17
  2. 特開2024-178729: 鈴木 泰成 , 徳永 裕己 , 小泉 勇樹 「操作生成装置、操作生成方法、及びプログラム」日本電信電話株式会社,　2024/12/25
  3. 特開2024-123674: 鈴木 泰成 , 徳永 裕己 , 一宮 有希「シリアライズ装置、シリアライズ方法及びプログラム」日本電信電話株式会社, 2024/09/12
  4. PCT/JP2023/015642: 山本　薫，遠藤　傑，鈴木　泰成, 徳永　裕己，　「量子計算システム、量子計算装置、量子計算方法、及びプログラム」日本電信電話株式会社, 2023/4/19
  5. 特開2024-124961: 鈴木　泰成，徳永　裕己，浜田　航宇,「スケジューリング装置、スケジューリング方法及びプログラム」，日本電信電話株式会社, 2024/09/13
  6. 特開2024-121289: 浅岡　類，徳永　裕己，宇津木　健, 青木　隆朗「共振器、量子ゲート装置、設計装置、設計方法、及びプログラム」，日本電信電話株式会社, 学校法人早稲田大学, 2024/09/06
  7. 特開2024-115368: 浅岡　類，徳永　裕己，宇津木　健, 青木　隆朗,「量子ゲート装置、共振器、及び設計方法」，日本電信電話株式会社, 学校法人早稲田大学, 2024/08/26
  8. 特開2024-106787: 遠藤　傑，徳永　裕己，山本　薫, 吉岡　信行「制御装置、制御方法およびプログラム」，日本電信電話株式会社, 国立大学法人 東京大学, 2024/08/08
  9. 特開2024-59124: 鈴木　泰成，徳永　裕己，廖　望,「量子ビットエラー推定装置、量子ビットエラー推定方法、及びプログラム」,日本電信電話株式会社, 国立大学法人 東京大学, 2024/05/01
  10. 特開2024-57473: 鈴木　泰成，徳永　裕己，前田　雄也,「制御装置、制御方法およびプログラム」，日本電信電話株式会社, 2024/04/24
  11. 特開2024-75341: 鈴木　泰成，徳永　裕己，真鍋　秀隆「制御装置、制御方法およびプログラム」，日本電信電話株式会社, 2024/06/03
  12. 特開2024-53287: 鈴木　泰成，徳永　裕己， 前蔵　遼, 「制御装置、制御方法およびプログラム」，日本電信電話株式会社, 2024/04/15
  13. 特開2024-1778: 遠藤　傑，徳永　裕己，鈴木　泰成, 吉岡　信行「制御装置、制御方法、量子測定システムおよびプログラム」，日本電信電話株式会社, 国立大学法人 東京大学, 2024/01/10
  14. 特開2023-114645: 浅岡 類 , 徳永 裕己 , 青木 隆朗, 「量子ゲート装置、量子計算システム、及び製造方法」日本電信電話株式会社, 学校法人早稲田大学, 2023/08/18
  15. 特開2023-112611: 為近 彩智 , 徳永 裕己 , 鈴木 泰成 , 青木 隆朗, 「パルス長最適化装置、パルス長最適化方法およびプログラム」日本電信電話株式会社, 学校法人早稲田大学, 2023/08/14
  16. 特開2022-44985: 徳永 裕己 , 青木 隆朗 , 宇津木 健, 「量子計算装置、パラメータ設定装置、パラメータ設定方法、およびプログラム」日本電信電話株式会社, 学校法人早稲田大学, 2022/03/18
  17. 特開2021-56434: 徳永 裕己 , 青木 隆朗 , 宇津木 健 「光子生成装置」日本電信電話株式会社, 学校法人早稲田大学, 2021/04/08
  18. 特開2020-144163: 徳永 裕己 , 青木 隆朗「光子生成装置」日本電信電話株式会社, 学校法人早稲田大学, 2020/09/10
  19. 特開2019-15872: 徳永 裕己 , 青木 隆朗「量子もつれ生成装置及び方法」日本電信電話株式会社, 学校法人早稲田大学, 2019/01/31
  20. 特開2018-180084: 徳永 裕己 , 中村 泰信「量子ゲート装置」日本電信電話株式会社 , 国立大学法人 東京大学,　2018/11/15
  21. 特開2017-123078: 徳永 裕己 , 青木 隆朗「量子ゲート装置および量子計算方法」日本電信電話株式会社, 学校法人早稲田大学, 2017/07/13
  22. 特開2013-121161: 徳永 裕己 , 井元 信之「量子符号化装置、量子検査装置、及びそれらの方法」日本電信電話株式会社 , 国立大学法人大阪大学, 2013/06/17
  23. 特開2013-44901: 徳永 裕己 , 井元 信之「量子状態生成方法、量子状態生成装置、及びプログラム」日本電信電話株式会社 , 国立大学法人大阪大学, 2013/03/04
  24. 特開2011-232400: 稲葉 謙介 , 徳永 裕己 , 山下 眞 , 井桁 和浩 , 玉木 潔 「量子ビット形成装置および量子ビット形成方法」日本電信電話株式会社,　2011/11/17

受賞歴

  1. 電子情報通信学会　エレクトロニクスソサイエティ活動功労賞　2025年
  2. 日本産業技術大賞　内閣総理大臣賞　「超伝導量子コンピュータを用いた超高性能計算プラットフォームの企業向けクラウド公開」　（富士通株式会社、理化学研究所、産業技術総合研究所、情報通信研究機構、大阪大学とN T Tが共同受賞）　2024年3月
  3. NTT 情報流通基盤総合研究所長表彰 優秀論文賞 2010年
  4. 井上科学振興財団　第25回 井上研究奨励賞　2009年
  5. NTT 情報流通基盤総合研究所長表彰 優秀論文賞 2008年

研究助成

  • JST CREST「量子フロンティア」領域　研究題目「分散量子コンピューティングの共創的マルチレイヤー設計とその実装」　（研究代表者：徳永裕己）　研究期間　2023年〜2029年
  • 文科省 光・量子飛躍フラッグシッププログラム（Q-LEAP）量子情報処理技術領域　「知的量子設計による量子ソフトウェア研究開発と応用」（研究代表者：藤井啓祐）において、研究題目「量子コンピュータの性能を引き出すための基盤アルゴリズム開発」および「量子コンピュータの性能を引き出すためのシステム・アーキテクチャ設計」の研究分担者を担当 研究期間2020年度〜2029年度
  • 内閣府　ムーンショット型研究開発事業　目標６：2050年までに、経済・産業・安全保障を飛躍的に発展させる誤り耐性型汎用量子コンピュータを実現　誤り耐性型量子コンピュータにおける理論・ソフトウェアの研究開発のプロジェクト（P M：小芦雅斗）において研究題目「クロスレイヤー協調設計モデルの開発と拡張」の課題推進者を担当　研究期間 2021年度~2030年度
  • 内閣府　ムーンショット型研究開発事業　目標６：2050年までに、経済・産業・安全保障を飛躍的に発展させる誤り耐性型汎用量子コンピュータを実現　ナノファイバー共振器QED による大規模量子ハードウェア（P M：青木隆朗）において研究題目「ナノファイバー共振器Q E D方式に適した量子誤り訂正理論」の課題推進者を担当 研究期間2023年度~2025年度