基本情報

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  nakata.yoshifumi.7wkyoto-u.ac.jp

学位

• 2008年03月24日

  東京大学修士（理学）
• 2013年03月25日

  東京大学博士（理学）

出身大学院・研究科等

• 東京大学, 大学院理学系研究科物理学専攻博士課程, 修了
• 東京大学, 大学院理学系研究科博士課程物理学専攻, 修了
• 東京大学, 大学院理学系研究科物理学専攻修士課程, 修了
• 東京大学, 大学院理学系研究科修士課程物理学専攻, 修了

出身学校・専攻等

• 東京大学, 理学部物理学科, 卒業

経歴

• 自 2022年08月, 至 現在

  京都大学, 基礎物理学研究所, 特定准教授
• 自 2020年05月, 至 2022年07月

  東京大学, 大学院工学系研究科 附属光量子科学研究センター, 助教
• 自 2019年01月, 至 2020年05月

  京都大学, 基礎物理学研究所, 特定助教
• 自 2017年08月, 至 2019年12月

  東京大学, 大学院工学系研究科 附属光量子科学研究センター, 特任研究員
• 自 2015年04月, 至 2017年07月

  東京大学大学院工学系研究科 博士研究員
• 自 2015年09月, 至 2017年02月

  バルセロナ自治大学 量子情報グループ 長期研究員
• 自 2013年04月, 至 2015年03月

  ライプニッツ大学ハノーバー 理論物理研究所 博士研究員
• 自 2008年04月, 至 2010年03月

  青年海外協力隊エチオピア派遣 （博士課程休学）

プロフィール

• プロフィール

  専門：量子情報理論（特に量子ランダムネスを用いた、量子情報と量子物理の融合的研究）

ID,URL

• J-Global ID

  201801007115708409

• 外部リンク

  http://www2.yukawa.kyoto-u.ac.jp/~yoshifumi.nakata/

researchmap URL

• https://researchmap.jp/yoshifumi.nakata

研究

研究キーワード

• エンタングルメント
• 量子多体系
• 量子情報処理プロジェクト
• 量子通信
• デザイン理論
• ランダム行列
• 量子情報
• 量子情報理論

研究分野

• 自然科学一般, 数理物理、物性基礎
• 自然科学一般, 半導体、光物性、原子物理, 量子情報

論文

• One-Shot Trade-Off Bounds for State Redistribution of Classical-Quantum Sources

  Eyuri Wakakuwa; Yoshifumi Nakata; Min-Hsiu Hsieh

  IEEE International Symposium on Information Theory - Proceedings, 2020年06月01日

  
• One-Shot Randomized and Nonrandomized Partial Decoupling

  Eyuri Wakakuwa; Yoshifumi Nakata

  IEEE International Symposium on Information Theory - Proceedings, 2019年07月01日

  
• Hayden-Preskill recovery in Hamiltonian systems

  Yoshifumi Nakata; Masaki Tezuka

  Physical Review Research, 2024年04月25日, 査読有り, 筆頭著者, 責任著者

  この論文にアクセスする：

  
• Low-depth random Clifford circuits for quantum coding against Pauli noise using a tensor-network decoder

  Andrew S. Darmawan; Yoshifumi Nakata; Shiro Tamiya; Hayata Yamasaki

  Physical Review Research, 2024年04月16日, 査読有り

  
• One-Shot Triple-Resource Trade-Off in Quantum Channel Coding

  Eyuri Wakakuwa; Yoshifumi Nakata

  IEEE Transactions on Information Theory, 2023年04月, 査読有り

  
• Explicit construction of exact unitary designs

  Eiichi Bannai; Yoshifumi Nakata; Takayuki Okuda; Da Zhao

  Advances in Mathematics, 2022年08月, 査読有り

  
• One-Shot Hybrid State Redistribution

  Eyuri Wakakuwa; Yoshifumi Nakata; Min-Hsiu Hsieh

  Quantum, 2022年05月30日, 査読有り

  
• Quantum Circuits for Exact Unitary t-Designs and Applications to Higher-Order Randomized Benchmarking

  Yoshifumi Nakata; Da Zhao; Takayuki Okuda; Eiichi Bannai; Yasunari Suzuki; Shiro Tamiya; Kentaro Heya; Zhiguang Yan; Kun Zuo; Shuhei Tamate; Yutaka Tabuchi; Yasunobu Nakamura

  PRX Quantum, 2021年09月03日, 査読有り, 筆頭著者, 責任著者

  
• One-Shot Randomized and Nonrandomized Partial Decoupling

  Eyuri Wakakuwa; Yoshifumi Nakata

  Communications in Mathematical Physics, 2021年09月, 査読有り, 最終著者, 責任著者

  
• One-shot quantum error correction of classical and quantum information

  Yoshifumi Nakata; Eyuri Wakakuwa; Hayata Yamasaki

  Physical Review A, 2021年07月08日, 査読有り, 責任著者

  
• New holographic generalization of entanglement entropy

  Yoshifumi Nakata; Tadashi Takayanagi; Yusuke Taki; Kotaro Tamaoka; Zixia Wei

  Physical Review D, 2021年01月11日, 査読有り

  この論文にアクセスする：

  
• Black holes as clouded mirrors: the Hayden-Preskill protocol with symmetry

  Yoshifumi Nakata; Eyuri Wakakuwa; Masato Koashi

  Quantum, 2023年02月21日, 査読有り, 筆頭著者, 責任著者

  
• Generic Entanglement Entropy for Quantum States with Symmetry

  Yoshifumi Nakata; Mio Murao

  Entropy, 2020年06月19日, 査読有り, 招待有り, 筆頭著者, 責任著者

  
• Unitary 2-designs from random X- and Z-diagonal unitaries

  Yoshifumi Nakata; Christoph Hirche; Ciara Morgan; Andreas Winter

  JOURNAL OF MATHEMATICAL PHYSICS, 2017年05月, 査読有り, 筆頭著者, 責任著者

  
• Efficient Quantum Pseudorandomness with Nearly Time-Independent Hamiltonian Dynamics

  Yoshifumi Nakata; Christoph Hirche; Masato Koashi; Andreas Winter

  Physical Review X, 2017年04月10日, 査読有り, 筆頭著者, 責任著者

  
• Fundamental energy cost for quantum measurement

  Kais Abdelkhalek; Yoshifumi Nakata; David Reeb

  2016年09月22日

  
• Implementing unitary 2-designs using random diagonal-unitary matrices

  Yoshifumi Nakata; Christoph Hirche; Ciara Morgan; Andreas Winter

  Leibniz International Proceedings in Informatics, LIPIcs, 2015年11月01日, 査読有り, 筆頭著者, 責任著者

  
• Decoupling with random diagonal unitaries

  Yoshifumi Nakata; Christoph Hirche; Ciara Morgan; Andreas Winter

  Quantum 1, 18 (2017), 2015年09月17日, 査読有り, 筆頭著者, 責任著者

  
• Thermal states of random quantum many-body systems

  Yoshifumi Nakata; Tobias J. Osborne

  PHYSICAL REVIEW A, 2014年11月, 査読有り, 筆頭著者, 責任著者

  
• Diagonal quantum circuits: Their computational power and applications

  Yoshifumi Nakata; Mio Murao

  EUROPEAN PHYSICAL JOURNAL PLUS, 2014年07月, 査読有り, 招待有り, 筆頭著者, 責任著者

  
• Generating a state t-design by diagonal quantum circuits

  Yoshifumi Nakata; Masato Koashi; Mio Murao

  NEW JOURNAL OF PHYSICS, 2014年05月, 査読有り, 筆頭著者, 責任著者

  
• Entanglement of phase-random states

  Yoshifumi Nakata; Peter Turner; Mio Murao

  ELEVENTH INTERNATIONAL CONFERENCE ON QUANTUM COMMUNICATION, MEASUREMENT AND COMPUTATION (QCMC), 2014年, 査読有り, 筆頭著者, 責任著者

  
• Diagonal-unitary 2-design and their implementations by quantum circuits

  Yoshifumi Nakata; Mio Murao

  International Journal of Quantum Information, 2013年10月, 査読有り, 筆頭著者, 責任著者

  
• A framework for phase and interference in generalized probabilistic theories

  Andrew J. P. Garner; Oscar C. O. Dahlsten; Yoshifumi Nakata; Mio Murao; Vlatko Vedral

  NEW JOURNAL OF PHYSICS, 2013年09月, 査読有り

  
• Measurement-based quantum computation on symmetry breaking thermal states

  Keisuke Fujii; Yoshifumi Nakata; Masayuki Ohzeki; Mio Murao

  Physical Review Letters, 2013年03月21日, 査読有り

  
• Phase-random states: Ensembles of states with fixed amplitudes and uniformly distributed phases in a fixed basis

  Yoshifumi Nakata; Peter S. Turner; Mio Murao

  PHYSICAL REVIEW A, 2012年07月, 査読有り, 筆頭著者, 責任著者

  
• Entanglement and the interplay between staggered fields and couplings

  Jenny Hide; Yoshifumi Nakata; Mio Murao

  Physical Review A - Atomic, Molecular, and Optical Physics, 2012年04月04日, 査読有り

  
• Simulating typical entanglement with many-body Hamiltonian dynamics

  Yoshifumi Nakata; Mio Murao

  Physical Review A, 2011年11月21日, 査読有り, 筆頭著者, 責任著者

  
• Simulating typical entanglement with many-body Hamiltonian dynamics

  Yoshifumi Nakata; Mio Murao

  Physical Review A, 2011年11月21日, 査読有り, 筆頭著者, 責任著者

  
• Thermal robustness of multipartite entanglement of the one-dimensional spin- 1 2 XY model

  Yoshifumi Nakata; Damian Markham; Mio Murao

  Physical Review A - Atomic, Molecular, and Optical Physics, 2009年04月01日, 査読有り, 筆頭著者, 責任著者

  
• Thermal enhancement of entanglement sensitivity to the phase diagram in XY model

  Yoshifumi Nakata; Damian Markham; Mio Murao

  INTERNATIONAL JOURNAL OF QUANTUM INFORMATION, 2008年07月, 査読有り, 筆頭著者, 責任著者

  

MISC

• Unitary designs in quantum information science

  中田芳史

  第３５回代数的組合せ論シンポジウム報告集, 2018年06月, 招待有り

  

講演・口頭発表等

• Exact and approximate constructions of t-designs, and their applications,

  Y. Nakata

  Workshop on Quantum t-Designs and Applications in Quantum Computing, 2022年03月23日, 招待有り

  
• 高次randomized benchmarkingを用いたノイズ推定

  中田芳史; Da Zhao; 奥田隆幸; 坂内英一; 鈴木泰成; 田宮志朗; 部谷謙太郎; Zhiguang Yan; Kun Zhuo; 玉手修平; 田淵豊; 中村泰信

  日本物理学会第77回年次大会, 2022年03月15日

  
• Linking quantum information to physics

  Yoshifumi Nakata

  Extreme Universe Online Seminar, 2022年03月07日, 招待有り

  
• 量子情報における量子カオスと量子誤り訂正

  中田芳史

  東京大学駒場物性セミナー, 2022年02月09日, 招待有り

  
• Decoding the Hayden-Preskill protocol

  Yoshifumi Nakata

  IFQ-ExU joint mini workshop: Extreme Universe from Qubits, 2021年12月18日, 招待有り

  
• Higher-order randomized benchmarking

  Y. Nakata; D. Zhao; T. Okuda; E. Bannai; Y. Suzuki; S. Tamiya; K. Heya; Z. Yan; K. Zuo; S. Tamate; Y. Tabuchi; Y. Nakamura

  International Symposium on Novel maTerials and quantum Technologies 2021, 2021年12月16日

  
• Explicit constructions of exact unitary t-designs

  Yoshifumi Nakata

  Seminar at the Bristol university, 2021年11月24日, 招待有り

  
• Lecture on quantum information & black holes

  中田芳史

  Workshop on quantum information and quantum black holes, 2021年09月06日, 招待有り

  
• Explicit constructions of exact unitary t-designs and applications to higher-order randomized benchmarking

  Yoshifumi Nakata; Da Zhao; Takayuki Okuda; Eiichi Bannai; Yasunari Suzuki; Shiro Tamiya; Kentaro Heya; Zhiguang Yan; Kun Zuo; Shuhei Tamate; Yutaka Tabuchi; Yasunobu Naka; mura

  AQIS2021, 2021年09月03日

  
• 量子情報とブラックホール

  中田芳史

  原子核三者夏の学校2021, 2021年08月06日, 招待有り

  
• Quantum circuits for exact unitary t-designs and applications to higher-order randomized benchmarking

  Yoshifumi Nakata; Da Zhao; Takayuki Okuda; Eiichi Bannai; Yasunari Suzuki; Shiro Tamiya; Kentaro Heya; Zhiguang Yan; Kun Zuo; Shuhei Tamate; Yutaka Tabuchi; Yasunobu Nakamura

  TQC2021, 2021年07月08日

  
• Quantum circuits for exact unitary t-designs and applications to higher-order randomized benchmarking

  Y. Nakata

  Seminar in Foxconn Quantum Computing Center, 2021年06月18日, 招待有り

  
• 古典・量子ハイブリッド情報の量子誤り訂正：量子通信路符号化に向けて２

  中田芳史

  量子基礎・量子情報セミナー, 2021年06月08日, 招待有り

  
• 古典・量子ハイブリッド情報の量子誤り訂正：量子通信路符号化に向けて

  中田芳史

  量子基礎・量子情報セミナー, 2021年05月31日, 招待有り

  
• Quantum circuits for exact unitary t-designs

  中田芳史; 赵 达; 奥田隆幸; 坂内英一

  QIT44, 2021年05月25日

  
• Explicit constructions of exact unitary designs and applications to randomized benchmarking

  Y. Nakata

  Seminar in Heinrich Heine University Dusseldorf, 2021年04月09日, 招待有り

  
• ハイブリッド情報の量子誤り訂正：量子通信路符号化に向けて

  中田芳史; 若桑江友里; 山崎隼太

  日本物理学会第76回年次大会, 2021年03月17日

  
• Information scrambling, quantum error correction, and information paradox with symmetry

  Y. Nakata

  Recent progress in theoretical physics based on quantum information theory, 2021年03月03日, 招待有り

  
• 量子の情報理論 ーエンタングルメントから通信限界までー

  中田芳史

  量子情報春の学校2021, 2021年01月27日, 招待有り

  
• Quantum Information - from the viewpoint of randomness, a.k.a.,"scrambling"

  Y. Nakata

  CGP internal workshop, 2020年12月06日, 招待有り

  
• 量子スクランブリングと部分系からの情報復元

  中田芳史

  量子多体系の熱力学--数理の発展と展望, 2020年09月14日, 招待有り

  
• Quantum Information Approach to Information Paradox of Black Holes with Symmetry

  Y. Nakata; E. Wakakuwa; M. Koashi

  Qulink Seminar, 2020年07月29日, 招待有り

  
• One-shot Classical-Quantum Hybrid Capacity by partial decoupling theorem

  E. Wakakuwa; H. Yamasaki; Y. Nakata

  FQST2020, 2020年02月04日

  
• One-Shot Classical-Quantum Hybrid Capacity by partial decoupling theorem

  E. Wakakuwa; H. Yamasaki; Y. Nakata

  2020 International Workshop on Quantum Information, Quantum Computing and Quantum Control, 2020年01月05日, 招待有り

  
• Entanglement and Information Retrieval from Black Holes

  Y. Nakata

  JAGFoS2019, 2019年09月28日, 招待有り

  
• Partial Decoupling Approach to Information Leakage Problem from Black Holes with Symmetry

  Y. Nakata; E. Wakakuwa; M. Koashi

  AQIS2019, 2019年08月20日

  
• Information leakage from black holes with symmetry

  Y. Nakata; E. Wakakuwa; M. Koashi

  Quantum Information and String Theory 2019, 2019年06月12日, 招待有り

  
• 量子ランダムネス入門

  中田芳史

  基研量子情報スクール, 2019年03月18日, 招待有り

  
• 対称性を持つ量子ブラックホールの情報損失問題

  中田芳史; 若桑江友里; 小芦雅斗

  日本物理学会第74回年次大会, 2019年03月16日

  
• Unitary designs: constructions and applications in quantum information

  中田芳史

  第8回QUATUO研究会, 2018年10月07日, 招待有り

  
• 量子情報科学とユニタリ・デザイン

  中田芳史

  東北大学情報科学研究科「数学と諸分野の協働推進による学際的・総合的な新領域研究の開拓」第22回講演会, 2018年10月04日, 招待有り

  
• Unitary designs in quantum information science

  中田芳史

  第35回 代数的組合せ論シンポジウム, 2018年06月19日, 招待有り

  
• Symmetric random unitary -its application to the black hole information paradox

  Y. Nakata

  2018 Mini-Workshop on Design Theory and Quantum Information, 2018年06月14日, 招待有り

  
• Applications and constructions of random dynamics in quantum information theory

  Y. Nakata

  UT-ANU Workshop, 2018年02月28日, 招待有り

  
• Randomness and one-shot decoupling in quantum information science

  Y. Nakata

  Math Seminar @Shanghai university, 2017年12月22日, 招待有り

  
• Unitary t-designs: constructions and applications

  Y. Nakata; C. Hirche; M. Koashi; A. Winter

  IWQIQC2017, 2017年12月20日, 招待有り

  
• Efficient unitary designs with nearly time-independent Hamiltonian dynamics

  Y. Nakata; C. Hirche; M. Koashi; A. Winter

  AQIS2017, 2017年09月08日

  
• 量子ランダムネス -ランダムダイナミクスがもたらす複雑性の極限における物理-

  中田芳史

  東京大学工学系沙川研集中セミナー, 2017年07月31日, 招待有り

  
• Efficient unitary designs with nearly time-independent Hamiltonian dynamics

  Y. Nakata; C. Hirche; M. Koashi; A. Winter

  TQC2017, 2017年06月15日

  
• Decoupling with random diagonal-unitaries

  Y. Nakata; C. Hirche; C. Morgan; A. Winter

  AQIS2016, 2016年09月02日

  
• Unitary designs: constructions and applications in quantum information theory

  Y. Nakata; C. Hirche; C. Morgan; A. Winter

  Mathematics, Statistics and Applied Mathematics Seminar at NUI Galway, 2015年11月26日, 招待有り

  
• Approximate unitary 2-designs: constructions and applications

  Y. Nakata; C. Hirche; C. Morgan; A. Winter

  RAQUEL 3rd scientific meeting, 2015年10月09日, 招待有り

  
• Decoupling with random diagonal-unitary matrices

  中田芳史

  量子制御技術の発展により拓かれる量子情報の新時代, 2015年07月15日, 招待有り

  
• Implementing unitary 2-designs using random diagonal-unitary matrices

  Y. Nakata; C. Hirche; C. Morgan; A. Winter

  TQC2015, 2015年05月20日

  
• Diagonal-unitary matrices and their applications in QIP

  Y. Nakata

  Qu-Pa, 2014年12月04日, 招待有り

  
• Measurement-based quantum computation protected by a long-range order induced by a thermal phase transition

  Y. Nakata; K. Fujii; M. Ohzeki; M. Murao

  AQIS2014, 2014年08月21日

  
• Generating a state design by diagonal quantum circuits

  Y. Nakata; M. Koashi; M. Murao

  AQIS2014, 2014年08月20日

  
• Hamiltonian Complexity Theory

  中田芳史

  量子情報の新展開, 2014年03月24日, 招待有り

  
• Simulating typical entanglement with many-body Hamiltonian dynamics in polynomial time

  Y. Nakata, P. S. Turner and M. Murao

  AQIS2011, 2011年08月27日

  
• Thermal enhancement of entanglement sensitivity to the phase diagram in XY model

  Y. Nakata, D. Markham and M. Murao

  AQIS2007, 2007年09月03日

  

外部資金：科学研究費補助金

• 複雑な量子ダイナミクスに基づく新規量子情報技術と新奇物理現象の開拓

  基盤研究(C)

  小区分13010:数理物理および物性基礎関連

  京都大学

  中田 芳史

  自 2022年04月01日, 至 2025年03月31日, 交付

  量子擬似ランダムネス;量子誤り訂正符号;ランダム符号;Hayden-Preskillの思考実験;ユニタリ・デザイン;スクランブリング;量子誤り訂正

  https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K03464/
• 理論物理学のための量子情報理論基礎

  学術変革領域研究(A)

  学術変革領域研究区分(Ⅱ)

  京都大学

  森前 智行

  自 2021年09月10日, 至 2026年03月31日, 交付

  量子情報

  https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PLANNED-21H05183/
• 極限宇宙の物理法則を創る－量子情報で拓く時空と物質の新しいパラダイム

  学術変革領域研究(A)

  学術変革領域研究区分(Ⅱ)

  京都大学

  高柳 匡

  自 2021年09月10日, 至 2026年03月31日, 交付

  量子情報理論;素粒子論;物性理論;宇宙論;ゲージ重力対応;物性物理;テンソルネットワーク;冷却原子;量子ホール効果;量子スピン系

  https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-ORGANIZER-21H05182/

大学運営

部局運営(役職等)

• 自 2023年06月19日

  談話会委員会　委員