慶應義塾量子インターネットセンター

本センターでは、量子インターネットや、その主要な構成要素である分散量子情報処理システム・量子ネットワークの実現を目指す。さらには、そのスムーズな社会実装を目指す。このために、量子コンピュータネットワークや分散量子情報処理に関する基礎研究・開発に加え、データセンターサイズ・広域サイズのテストベッド環境を整備してプロトタイプの研究開発に取り組む。また、ELSIやエコシステム構築等、量子インターネット技術による未来社会の創造に資する多様な研究・活動に取り組む。この目的の達成には産学官での多組織連携が必要であり、組織横断的にそのような連携を推進する量子インターネットタスクフォース（https://qitf.org/）の慶應義塾拠点として、QITFの活動を積極的に行う。

量子インターネットの実現には、物理や工学・情報に跨る多様な専門性を持つ研究者が、協力して研究開発に取り組んでいく必要がある。また、量子前提社会という新しい情報処理パラダイムへ問題なく移行するために、量子情報技術のインパクトに関する分析や量子インターネットが社会実装された未来像の社会的な醸成など、多様な研究・活動に取り組んでいく必要もあろう。

上記の活動に慶應義塾として積極的に取り組んでいくために、本センターを立ち上げる。また、長期の多組織連携母体である量子インターネットタスクフォース（ https://qitf.org/ ）において既に協力関係にある産・学・官の組織との連携を強める。さらに、新規の協力組織・研究資金の参集を働きかけていく。

量子情報の汎用通信網である量子インターネットの実現に資する活動を実施する。量子情報処理の発展においても、分散計算・分散情報処理が重要である。これには2つの理由がある。まず、実用的に役立つ大型の量子コンピュータの実現方針として、多数の小型〜中型の量子コンピュータを接続して仮想的に1台の大型量子コンピュータとして扱うモジュラーなデザインが最も工学的に期待できる。また、インターネットが広域コンピュータネットワーキングと分散処理によって社会革新を起こしてきたように、量子情報においても広域コンピュータネットワークや分散処理が本質的に新しい応用を生み出す可能性を秘めている。

本センターでは、量子インターネットの社会実装や、インターネットと量子インターネットが連携して人類社会を発展させる未来像の創造に資する多様な研究に取り組む。成果として、論文・インタフェース等の仕様・技術・人材・未来像・ロードマップ等を発表・創出・排出する。

量子インターネットにおける、多ホップで効率的に通信するためのプロトコルやアーキテクチャを提案する研究成果を多数あげ、実装を開始した。量子光学系の構築は予算・人員の都合により研究開発においては小規模にしか行えないため、シミュレータの開発も合わせて行っている。どちらも予定通り進捗している。

Michal Hajduˇsek and Rodney Van Meter, Quantum Communications,https://arxiv.org/abs/2311.02367

Ananda G Maity, Joshua CA Casapao, Naphan Benchasattabuse, Michal Hajdusek, Rodney Van Meter, David Elkouss, "Noise estimation in an entanglement distillation protocol", ACM SIGMETRICS Per-

formance Evaluation Review, 51(2), Oct. 2023

Naphan Benchasattabuse, Michal Hajduˇsek, Rodney Van Meter, "Protocols for all-photonic quantum repeaters" (poster), 2023 IEEE International Conference on Quantum Computing and Engineering (QCE), Sept. 2023

Kentaro Teramoto, Michal Hajdusek, Toshihiko Sasaki, Rodney Van Meter, Shota Nagayama, "RuleSet-based Recursive Quantum Internetworking", Proceedings of the 1st Workshop on Quantum Networks and Distributed Quantum Computing, Sept. 2023

Sitong Liu, Naphan Benchasattabuse, Darcy QC Morgan, Michal Hajduˇsek, Simon J Devitt, Rodney Van Meter, "A Substrate Scheduler for Compiling Arbitrary Fault-tolerant Graph States", 2023

IEEE International Conference on Quantum Computing and Engineering (QCE), Sept. 2023

Poramet Pathumsoot, Theerapat Tansuwannont, Naphan Benchasattabuse, Ryosuke Satoh, Michal Hajduˇsek, Poompong Chaiwongkhot, Sujin Suwanna, Rodney Van Meter, "Hybrid Error-Management Strategies in Quantum Repeater Networks", arXiv preprint arXiv:2303.10295

日本の量子ネットワークテストベッドが始動した。

JSTムーンショット型研究開発プログラム目標6のプロジェクトマネージャーに永山が採択され、外部資金を得た。また、量子インターネットの構成要素を洗い出し、現状の構成部品におけるパフォーマンスの予測値の算出ならびに計画の厳密化を行った。これを元に、量子ネットワークのテストベッド計画を遂行している。

■公刊論文数（件数と主たる公刊誌名）、学会発表件数（国内・国際）、イベントなど社会貢献の実績（年月日、場所）

・インターネットドラフト（RFC化の承認済み）

Wojciech Kozlowski, Stephanie Wehner, Rodney Van Meter, Bruno Rijsman, Angela Sara Cacciapuoti, Marcello Caleffi, and Shota Nagayama. Architectural Principles for a Quantum Internet. Internet-Draft draft-irtfqirg-principles-011, Internet Engineering Task Force, 2022.

・論文

(1) Rodney Van Meter, Ryosuke Satoh, Naphan Benchasattabuse, Kentaro Teramoto, Takaaki Matsuo, Michal Hajdušek, Takahiko Satoh, Shota Nagayama, Shigeya Suzuki. A quantum internet architecture. 2022 IEEE International Conference on Quantum Computing and Engineering (QCE) pp. 341-352, 2022

(2) R. Satoh et al., "QuISP: a Quantum Internet Simulation Package," 2022 IEEE International Conference on Quantum Computing and Engineering (QCE), Broomfield, CO, USA, 2022, pp. 353-364, doi: 10.1109/QCE53715.2022.00056.

・イベント

QITFとMS（ムーンショット）永山プロジェクト合同のシンポジウムを開催した。

2024/04/01～2029/03/31（SUとしての活動期間：2022/05/07～2024/03/31)