研究者詳細 - 田島裕康

2026/06/19 更新

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タジマ　ヒロヤス

田島裕康

TAJIMA HIROYASU

所属

システム情報科学研究院情報学部門准教授
工学部電気情報工学科（併任）
システム情報科学府情報理工学専攻（併任）

ホームページ

https://tajima-qi.lab.kyushu-u.ac.jp/
研究室日本語ホームページ

外部リンク

研究分野

自然科学一般 / 数理物理、物性基礎

学位

博士（理学）（ 2015年3月東京大学）

経歴

JST 創発研究者(兼任)

2025年4月 - 現在
九州大学大学院システム情報科学研究院情報学部門准教授

2025年4月 - 現在
JSTさきがけ兼任（革新的な量子情報処理技術基盤の創出）さきがけ研究員

2020年11月 - 2025年3月
電気通信大学大学院情報理工学研究科助教

2020年4月 - 2025年3月
京都大学基礎物理学研究所特任助教

2019年4月 - 2020年3月
電気通信大学日本学術振興会特別研究員(PD)

2018年4月 - 2019年3月
理化学研究所基礎科学特別研究員

2015年4月 - 2018年3月
東京大学日本学術振興会特別研究員(DC1)

2012年4月 - 2015年3月

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学歴

東京大学大学院理学系研究科物理学専攻　博士後期課程

2012年4月 - 2015年3月
東京大学大学院理学系研究科物理学専攻　博士前期課程

2010年4月 - 2012年3月
東京大学理学部物理学科

2008年4月 - 2010年3月
東京大学教養学部理科一類

2006年4月 - 2008年3月

研究テーマ・研究キーワード

研究テーマ：リソース理論

研究キーワード：リソース理論

研究期間： 2026年
研究テーマ：非平衡物理学

研究キーワード：非平衡物理学

研究期間： 2026年
研究テーマ：非対称性のリソース理論

研究キーワード：非対称性のリソース理論

研究期間： 2026年
研究テーマ：量子熱力学

研究キーワード：量子熱力学

研究期間： 2026年
研究テーマ：量子情報理論

研究キーワード：量子情報理論

研究期間： 2026年
研究テーマ：量子エンジン

研究キーワード：量子エンジン

研究期間： 2026年
研究テーマ：統計力学

研究キーワード：統計力学

研究期間： 2026年
研究テーマ：情報スペクトル

研究キーワード：情報スペクトル

研究期間： 2026年

受賞

令和8年文部科学大臣表彰若手科学者賞

2026年4月対称性存在下での量子性による不可逆性抑制に関する研究

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文部科学大臣表彰であるため
第18回（2024年）日本物理学会若手奨励賞

2024年3月日本物理学会量子ゲートおよび量子熱機関に対するコヒーレンスの影響の研究

田島裕康

論文

非対称性のリソース理論の最近の発展：基礎と応用招待査読

田島裕康

物性若手夏の学校テキスト 4 ( 0 ) 155 - 172 2026年4月（ eISSN:27582159 ）

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記述言語：日本語出版者・発行元：物性若手夏の学校準備局

今日、対称性は現代物理の最も重要な指導原理となっている。近年、対称性と物理学のつながりを、量子情報理論の観点から理解する研究が活発に行われている。そうした研究が土台として用いるのが、非対称性のリソース理論（Resource theory of asymmetry）と呼ばれる、量子情報理論の新興分野である。本稿では 2025 年夏の学校のテキストとして、最近の非対称性のリソース理論の発展を概観する。

DOI： 10.57393/natsugaku.4.0_155

CiNii Research
Gibbs-Preserving Operations Requiring Infinite Amount of Quantum Coherence 査読

Tajima, H; Takagi, R

PHYSICAL REVIEW LETTERS 134 ( 17 ) 2025年4月（ ISSN:0031-9007 eISSN:1079-7114 ）

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担当区分：筆頭著者,　最終著者,　責任著者記述言語：英語掲載種別：研究論文（学術雑誌）出版者・発行元：Physical Review Letters

Gibbs-preserving operations have been studied as one of the standard free processes in quantum thermodynamics. Although they admit a simple mathematical structure, their operational significance has been unclear due to the potential hidden cost to implement them using an operationally motivated class of operations, such as thermal operations. Here, we show that this hidden cost can be infinite - we present a family of Gibbs-preserving operations that cannot be implemented by thermal operations aided by any finite amount of quantum coherence. Our result implies that there are uncountably many Gibbs-preserving operations that require unbounded thermodynamic resources to implement, raising a question about employing Gibbs-preserving operations as available thermodynamics processes. This finding is a consequence of the general lower bounds we provide for the coherence cost of approximately implementing a certain class of Gibbs-preserving operations with a desired accuracy. We find that our lower bound is almost tight, identifying a quantity - related to the energy change caused by the channel to implement - as a fundamental quantifier characterizing the coherence cost for the approximate implementation of Gibbs-preserving operations.

DOI： 10.1103/PhysRevLett.134.170201

Web of Science

Scopus

PubMed

その他リンク： https://link.aps.org/article/10.1103/PhysRevLett.134.170201
Symmetry Induced Enhancement in Finite-Time Thermodynamic Trade-Off Relations 査読

Funo K., Tajima H.

Physical Review Letters 134 ( 8 ) 2025年2月（ ISSN:00319007 eISSN:1079-7114 ）

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担当区分：最終著者記述言語：英語掲載種別：研究論文（学術雑誌）出版者・発行元：Physical Review Letters

Symmetry imposes constraints on open quantum systems, affecting the dissipative properties in nonequilibrium processes. Superradiance is a typical example in which the decay rate of the system is enhanced via a collective system-bath coupling that respects permutation symmetry. Such a model has also been applied to heat engines. However, a generic framework that addresses the impact of symmetry in finite-time thermodynamics is not well established. Here, we show a symmetry-based framework that describes the fundamental limit of collective enhancement in finite-time thermodynamics. Specifically, we derive a general upper bound on the average jump rate, which quantifies the fundamental speed set by thermodynamic speed limits and trade-off relations. We identify the symmetry condition that achieves the obtained bound, and explicitly construct an open quantum system model that goes beyond the enhancement realized by the conventional superradiance model.

DOI： 10.1103/PhysRevLett.134.080401

Scopus

その他リンク： https://link.aps.org/article/10.1103/PhysRevLett.134.080401
Wigner-Araki-Yanase Theorem for Continuous and Unbounded Conserved Observables 査読

Kuramochi, Y; Tajima, H

PHYSICAL REVIEW LETTERS 131 ( 21 ) 210201 2023年11月（ ISSN:0031-9007 eISSN:1079-7114 ）

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記述言語：英語掲載種別：研究論文（学術雑誌）出版者・発行元：Physical Review Letters

The Wigner-Araki-Yanase (WAY) theorem states that additive conservation laws imply the commutativity of exactly implementable projective measurements and the conserved observables of the system. Known proofs of this theorem are only restricted to bounded or discrete-spectrum conserved observables of the system and are not applicable to unbounded and continuous observables like a momentum operator. In this Letter, we present the WAY theorem for possibly unbounded and continuous conserved observables under the Yanase condition, which requires that the probe positive operator-valued measure should commute with the conserved observable of the probe system. As a result of this WAY theorem, we show that exact implementations of the projective measurement of the position under momentum conservation and of the quadrature amplitude using linear optical instruments and photon counters are impossible. We also consider implementations of unitary channels under conservation laws and find that the conserved observable LS of the system commutes with the implemented unitary US if LS is semibounded, while US†LSUS can shift up to possibly nonzero constant factor if the spectrum of LS is upper and lower unbounded. We give simple examples of the latter case, where LS is a momentum operator.

DOI： 10.1103/PhysRevLett.131.210201

Web of Science

Scopus

PubMed

その他リンク： http://harvest.aps.org/v2/journals/articles/10.1103/PhysRevLett.131.210201/fulltext
Beyond i.i.d. in the Resource Theory of Asymmetry: An Information-Spectrum Approach for Quantum Fisher Information 査読

Yamaguchi K., Tajima H.

Physical Review Letters 131 ( 20 ) 2023年11月（ ISSN:00319007 eISSN:1079-7114 ）

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記述言語：英語掲載種別：研究論文（学術雑誌）出版者・発行元：Physical Review Letters

Energetic coherence is indispensable for various operations, including precise measurement of time and acceleration of quantum manipulations. Since energetic coherence is fragile, it is essential to understand the limits in distillation and dilution to restore damage. The resource theory of asymmetry (RTA) provides a rigorous framework to investigate energetic coherence as a resource to break time-translation symmetry. Recently, in the independent and identically distributed (i.i.d.) regime where identical copies of a state are converted into identical copies of another state, it was shown that the convertibility of energetic coherence is governed by a standard measure of energetic coherence, called the quantum Fisher information (QFI). This fact means that QFI in the theory of energetic coherence takes the place of entropy in thermodynamics and entanglement entropy in entanglement theory. However, distillation and dilution in realistic situations take place in regimes beyond i.i.d., where quantum states often have complex correlations. Unlike entanglement theory, the conversion theory of energetic coherence in pure states in the non-i.i.d. regime has been an open problem. In this Letter, we solve this problem by introducing a new technique: an information-spectrum method for QFI. Two fundamental quantities, coherence cost and distillable coherence, are shown to be equal to the spectral QFI rates for arbitrary sequences of pure states. As a consequence, we find that both entanglement theory and RTA in the non-i.i.d. regime are understood in the information-spectrum method, while they are based on different quantities, i.e., entropy and QFI, respectively.

DOI： 10.1103/PhysRevLett.131.200203

Scopus

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Superconducting-like Heat Current: Effective Cancellation of Current-Dissipation Trade-Off by Quantum Coherence 査読

Hiroyasu Tajima, Ken Funo

Physical Review Letters 127 ( 19 ) 190604 2021年11月

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担当区分：筆頭著者,　責任著者記述言語：英語掲載種別：研究論文（学術雑誌）

DOI： https://doi.org/10.1103/physrevlett.127.190604
Uncertainty Relations in Implementation of Unitary Operations 査読

Tajima Hiroyasu, Shiraishi Naoto, Saito Keiji

PHYSICAL REVIEW LETTERS 121 ( 11 ) 110403 2018年9月

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担当区分：筆頭著者,　責任著者記述言語：英語掲載種別：研究論文（学術雑誌）

DOI： https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.121.110403
Universal Sampling Lower Bounds for Quantum Error Mitigation 査読

Takagi R., Tajima H., Gu M.

Physical Review Letters 131 ( 21 ) 2023年11月（ ISSN:00319007 eISSN:1079-7114 ）

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記述言語：英語掲載種別：研究論文（学術雑誌）出版者・発行元：Physical Review Letters

Numerous quantum error-mitigation protocols have been proposed, motivated by the critical need to suppress noise effects on intermediate-scale quantum devices. Yet, their general potential and limitations remain elusive. In particular, to understand the ultimate feasibility of quantum error mitigation, it is crucial to characterize the fundamental sampling cost - how many times an arbitrary mitigation protocol must run a noisy quantum device. Here, we establish universal lower bounds on the sampling cost for quantum error mitigation to achieve the desired accuracy with high probability. Our bounds apply to general mitigation protocols, including the ones involving nonlinear postprocessing and those yet to be discovered. The results imply that the sampling cost required for a wide class of protocols to mitigate errors must grow exponentially with the circuit depth for various noise models, revealing the fundamental obstacles in the scalability of useful noisy near-term quantum devices.

DOI： 10.1103/PhysRevLett.131.210602

Scopus

その他リンク： http://harvest.aps.org/v2/journals/articles/10.1103/PhysRevLett.131.210602/fulltext
Fisher information matrix as a resource measure in the resource theory of asymmetry with general connected-Lie-group symmetry 査読

Kudo D., Tajima H.

Physical Review A 107 ( 6 ) 2023年6月（ ISSN:24699926 eISSN:2469-9934 ）

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記述言語：英語掲載種別：研究論文（学術雑誌）出版者・発行元：Physical Review A

In recent years, in quantum information theory, there has been a remarkable development in the general theoretical framework for studying symmetry in dynamics. This development, called resource theory of asymmetry, is expected to have a wide range of applications, from accurate time measurements to black-hole physics. Despite its importance, the foundation of resource theory of asymmetry still has room for expansion. An important problem is in quantifying the amount of resource. When the symmetry prescribed U(1) or R, i.e., with a single conserved quantity, the quantum Fisher information is known as a resource measure that has suitable properties and a clear physical meaning related to quantum fluctuation of the conserved quantity. However, it is not clear what is the resource measure with such suitable properties when a general symmetry prevails for which there are multiple conserved quantities. The purpose of this paper is to fill this gap. Specifically, we show that the quantum Fisher information matrix is a resource measure whenever a connected linear Lie group describes the symmetry. We also consider the physical meaning of this matrix and see which properties that the quantum Fisher information has when the symmetry is described by U(1) or R can be inherited by the quantum Fisher information matrix.

DOI： 10.1103/PhysRevA.107.062418

Scopus

その他リンク： http://harvest.aps.org/v2/journals/articles/10.1103/PhysRevA.107.062418/fulltext
Switching the function of the quantum Otto cycle in non-Markovian dynamics: Heat engine, heater, and heat pump 査読

Ishizaki M., Hatano N., Tajima H.

Physical Review Research 5 ( 2 ) 2023年4月（ ISSN:26431564 eISSN:2643-1564 ）

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記述言語：英語掲載種別：研究論文（学術雑誌）出版者・発行元：Physical Review Research

Quantum thermodynamics explores novel thermodynamic phenomena that emerge when interactions between macroscopic systems and microscopic quantum ones go into action. Among various issues, quantum heat engines, in particular, have attracted much attention as a critical step in theoretical formulation of quantum thermodynamics and investigation of efficient use of heat by means of quantum resources. In the present paper, we focus on heat absorption and emission processes as well as work extraction processes of a quantum Otto cycle. We describe the former as non-Markovian dynamics, and thereby find that the interaction energy between a macroscopic heat bath and a microscopic qubit is not negligible. Specifically, we reveal that the interaction energy is divided into the system and the bath in a region of the short interaction time and remains negative in the region of the long interaction time. In addition, a counterintuitive energy flow from the system and the interaction energy to the hot bath occurs in another region of the short interaction time. We quantify these effects by defining an index of non-Markovianity in terms of the interaction energy. With this behavior of the interaction energy, we show that a non-Markovian quantum Otto cycle can switch functions such as an engine as well as a heater or a heat pump by controlling the interaction time with the heat bath. In particular, the qubit itself loses its energy if we shorten the interaction time, and in this sense, the qubit is cooled through the cycle. This property has a possibility of being utilized for cooling the qubits in quantum computing. We also describe the work extraction from the microscopic system to a macroscopic system like us humans as an indirect measurement process by introducing a work storage as a new reservoir.

DOI： 10.1103/PhysRevResearch.5.023066

Scopus

その他リンク： http://harvest.aps.org/v2/journals/articles/10.1103/PhysRevResearch.5.023066/fulltext
Smooth Metric Adjusted Skew Information Rates 査読

Yamaguchi K., Tajima H.

Quantum 7 1012 - 1012 2023年（ eISSN:2521-327X ）

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記述言語：英語掲載種別：研究論文（学術雑誌）出版者・発行元：Quantum

Metric adjusted skew information, induced from quantum Fisher information, is a well-known family of resource measures in the resource theory of asymmetry. However, its asymptotic rates are not valid asymmetry monotone since it has an asymptotic discontinuity. We here introduce a new class of asymmetry measures with the smoothing technique, which we term smooth metric adjusted skew information. We prove that its asymptotic sup- and inf-rates are valid asymptotic measures in the resource theory of asymmetry. Furthermore, it is proven that the smooth metric adjusted skew information rates provide a lower bound for the coherence cost and an upper bound for the distillable coherence.

DOI： 10.22331/Q-2023-05-22-1012

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最近の研究から量子コヒーレンスによる流速・散逸のトレードオフの実効的無効化招待査読

田島裕康、布能謙

日本物理学会誌 77 ( 9 ) 621 2022年9月

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担当区分：筆頭著者,　責任著者記述言語：日本語掲載種別：研究論文（その他学術会議資料等）

DOI： https://doi.org/10.11316/butsuri.77.9_621
Coherence cost for violating conservation laws 査読

Hiroyasu Tajima, Naoto Shiraishi, Keiji Saito

Physical Review Research 2 ( 4 ) 043374 2020年12月

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担当区分：筆頭著者,　責任著者記述言語：英語掲載種別：研究論文（学術雑誌）

DOI： https://doi.org/10.1103/physrevresearch.2.043374
Universal limitations on implementing resourceful unitary evolutions 査読

Ryuji Takagi, Hiroyasu Tajima

Physical Review A 101 ( 2 ) 022315 2020年2月

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担当区分：最終著者記述言語：英語掲載種別：研究論文（学術雑誌）

DOI： https://doi.org/10.1103/physreva.101.022315
Efficiency versus speed in quantum heat engines: Rigorous constraint from Lieb-Robinson bound 査読

Naoto Shiraishi , Hiroyasu Tajima

PHYSICAL REVIEW E 96 ( 2 ) 022138 2017年8月

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担当区分：最終著者記述言語：英語掲載種別：研究論文（学術雑誌）

DOI： https://doi.org/10.1103/PhysRevE.96.022138
Finite-size effect on optimal efficiency of heat engines 査読

Hiroyasu Tajima, Masahito Hayashi

PHYSICAL REVIEW E 96 ( 1 ) 012128 2017年7月

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担当区分：筆頭著者,　責任著者記述言語：英語掲載種別：研究論文（学術雑誌）

DOI： https://doi.org/10.1103/PhysRevE.96.012128
Quantum Jarzynski equality of measurement-based work extraction 査読

Yohei Morikuni , Hiroyasu Tajima , Naomichi Hatano

PHYSICAL REVIEW E 95 ( 3 ) 032147 2017年3月

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記述言語：英語掲載種別：研究論文（学術雑誌）

DOI： https://doi.org/10.1103/PhysRevE.95.032147
Measurement-based formulation of quantum heat engines 査読

Masahito Hayashi , Hiroyasu Tajima

PHYSICAL REVIEW A 95 ( 3 ) 032132 2017年3月

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担当区分：最終著者記述言語：英語掲載種別：研究論文（学術雑誌）

DOI： https://doi.org/10.1103/PhysRevA.95.032132
Second law of information thermodynamics with entanglement transfer 査読

Hiroyasu Tajima

PHYSICAL REVIEW E 88 ( 4 ) 042143 2013年10月

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担当区分：筆頭著者,　最終著者,　責任著者記述言語：英語掲載種別：研究論文（学術雑誌）

DOI： https://doi.org/10.1103/PhysRevE.88.042143
Description of Information Thermodynamics in terms of entanglement transferA New Second Law of Information Thermodynamics Using Entanglement Measure 査読

Hiroyasu Tajima

Proceedings of the 12th Asia Pacific Physics Conference 1 012129 2013年7月

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担当区分：筆頭著者,　最終著者,　責任著者記述言語：英語掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）

DOI： https://doi.org/10.7566/JPSCP.1.012129
Deterministic LOCC transformation of three-qubit pure states and entanglement transfer 査読

Hiroyasu Tajima

ANNALS OF PHYSICS 329 ( 1 ) 1 2012年11月

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担当区分：筆頭著者,　最終著者,　責任著者記述言語：英語掲載種別：研究論文（学術雑誌）

DOI： https://doi.org/10.1016/j.aop.2012.11.001

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講演・口頭発表等

Universal trade-off structure between symmetry, irreversibility and quantum coherence

Hiroyasu Tajima

26th Annual Quantum Information Processing 2023 (QIP2023) 2023年2月

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開催年月日： 2023年2月

記述言語：英語会議種別：口頭発表（一般）
Gibbs-preserving operations requiring infinite amount of quantum coherence

Hiroyasu Tajima

28th Annual Quantum Information Processing 2025 (QIP2025) 2025年2月

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記述言語：英語会議種別：口頭発表（一般）
Quantum geometric tensor determines the i.i.d. conversion rate in the resource theory of asymmetry for any compact Lie group

Koji Yamaguchi, Yosuke Mitsuhashi, Tomohiro Shitara, Hiroyasu Tajima

28th Annual Quantum Information Processing 2025 (QIP2025) 2025年2月

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記述言語：英語会議種別：口頭発表（一般）
Universal tradeoff relations between resource cost and irreversibility of channels: General-resource Wigner-Araki-Yanase theorems and beyond

Hiroyasu Tajima

29th Annual Quantum Information Processing Conference 2026 (QIP2026) 2026年1月

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記述言語：英語会議種別：口頭発表（一般）
非対称性のリソース理論の最近の進展：基礎と応用招待

田島裕康

量子もつれと原子核物理 2025年6月

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開催年月日： 2025年6月

記述言語：日本語会議種別：口頭発表（招待・特別）
A Unified Framework for Symmetry-Induced Limitations in Quantum Information Processing 招待

Hiroyasu Tajima

Czech-Japan Workshop on Quantum Technologies 2025年5月

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開催年月日： 2025年5月

記述言語：英語会議種別：口頭発表（招待・特別）
Wigner-Araki-Yanase定理の発展とその周辺: 対称性がダイナミクスにもたらす普遍的制限招待

田島裕康

第10回QUATUO研究会 2024年1月

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開催年月日： 2024年1月

記述言語：日本語会議種別：口頭発表（招待・特別）
Universal trade-off structure between symmetry, irreversibility and quantum coherence 招待

Hiroyasu Tajima

XV. International Workshop LIE THEORY AND ITS APPLICATIONS IN PHYSICS 2023年6月

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開催年月日： 2023年6月

記述言語：英語会議種別：口頭発表（招待・特別）
原子核における"Open" problems 招待

田島裕康

第４回若手放談会：エキゾチック核物理の将来 2023年3月

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開催年月日： 2023年3月

記述言語：日本語会議種別：シンポジウム・ワークショップパネル（指名）
量子開放系におけるエネルギーの流れと量子効果招待

田島裕康

第４回若手放談会：エキゾチック核物理の将来 2023年3月

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開催年月日： 2023年3月

記述言語：日本語会議種別：口頭発表（招待・特別）
熱流と量子効果の関係招待

田島裕康

最適輸送とその周辺 - 機械学習から熱力学的最適化まで 2023年3月

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開催年月日： 2023年3月

記述言語：日本語会議種別：口頭発表（招待・特別）
Universal trade-off structure between symmetry, irreversibility and quantum coherence 招待

Hiroyasu Tajima

APS March meeting 2023年3月

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開催年月日： 2023年3月

記述言語：英語会議種別：口頭発表（招待・特別）
Universal sampling lower bounds for quantum error mitigation 招待

田島裕康

NICT若手チャレンジラボ・ミニ研究会 2023年2月

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開催年月日： 2023年2月

会議種別：口頭発表（招待・特別）
量子チャンネル実装における対称性・不可逆性・量子性の統一的トレードオフ構造とその応用招待

田島裕康

量子情報と量子基礎論の諸側面 2023年2月

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開催年月日： 2023年2月

記述言語：日本語会議種別：口頭発表（招待・特別）
Exploration of quantum gravity and condensed matter physics based on symmetry and information geometry

Hiroyasu Tajima

Extreme Universe Second Annual Meeting 2022年12月

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開催年月日： 2022年12月

記述言語：英語会議種別：口頭発表（招待・特別）
Universal trade-off structure between symmetry, irreversibility and quantum coherence

Hiroyasu Tajima

quantum resources workshop 2022年12月

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開催年月日： 2022年12月

記述言語：英語会議種別：口頭発表（一般）
Universal trade-off structure between symmetry, irreversibility and quantum coherence

Hiroyasu Tajima

2nd International Symposium on Trans-Scale Quantum Science (TSQS2022) 2022年11月

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開催年月日： 2022年11月

記述言語：英語会議種別：口頭発表（一般）
Universal trade-off structure between symmetry, irreversibility and quantum coherence and its application to black hole physics

Hiroyasu Tajima

Quantum Extreme Universe From Quantum Information 2022年9月

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開催年月日： 2022年9月

記述言語：英語会議種別：口頭発表（一般）
Superconducting-like heat current: Effective cancellation of current-dissipation trade off by quantum coherence

Hiroyasu Tajima

Stochastic Thermodyanmics III (WOST III) 2022年6月

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開催年月日： 2022年5月 - 2022年6月

記述言語：英語会議種別：口頭発表（一般）
A Universal Constraint on the Reversibility of Quantum Dynamics from Symmetry and Its Applications 招待

Hiroyasu Tajima

AQIS 2024 Satellite Workshop on Fundamental Aspects of Quantum Information 2024年8月

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記述言語：英語会議種別：口頭発表（招待・特別）
Gibbs-preserving operations requiring infinite amount of quantum coherence 招待

Hiroyasu Tajima

Frontiers in Non-equilibrium Physics 2024 2024年7月

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記述言語：英語会議種別：口頭発表（招待・特別）
Superconducting-like heat current: Effective cancellation of current-dissipation trade off by quantum coherence 招待

Hiroyasu Tajima

理研ithemsワークショップ 2022年7月

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記述言語：英語会議種別：公開講演，セミナー，チュートリアル，講習，講義等
Universal trade-off structure between symmetry, irreversibility and quantum coherence

Hiroyasu Tajima

Quantum Thermodynamics 2023 2023年7月

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記述言語：英語会議種別：口頭発表（一般）
Universal trade-off structure between symmetry, irreversibility and quantum coherence

Hiroyasu Tajima

Statphys 28 2023年8月

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記述言語：英語会議種別：口頭発表（一般）
Universal limitation of quantum information recovery: symmetry versus coherence

Hiroyasu Tajima

APS March meeting 2022年3月

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会議種別：口頭発表（一般）
Universal tradeoff relations between resource cost and irreversibility of channels: General-resource Wigner-Araki-Yanase theorems and beyond 招待

Hiroyasu Tajima

Kyoto Workshop on Quantum Thermodynamics and Stochastic Thermodynamics 2025 2025年12月

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記述言語：英語会議種別：口頭発表（招待・特別）
Universal Tradeoff Relations between Resource Cost and Irreversibility of Channels: General-Resource Wigner-Araki-Yanase Theorem and Beyond 招待

Hiroyasu Tajima

Perspective on Time, Uncertainty and Quantum computation 2025年12月

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記述言語：英語会議種別：口頭発表（招待・特別）
対称性の下での量子コヒーレンスの定量化と,熱力学への影響招待

田島裕康

日本物理学会第80回年次大会（2025年)共催シンポジウム情報と量子の熱力学：最適輸送から量子多体系まで 2025年9月

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記述言語：日本語会議種別：シンポジウム・ワークショップパネル（指名）
量子チャンネル実装における対称性・不可逆性・量子性の統一的トレードオフ構造とその応用招待

田島裕康

第1回中部量子若手ワークショップ 2023年3月

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記述言語：日本語会議種別：口頭発表（招待・特別）
量子ゲートおよび量子熱機関に対するコヒーレンスの影響の研究招待

田島裕康

日本物理学会 2024年春季大会 2024年3月

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記述言語：日本語会議種別：口頭発表（招待・特別）

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MISC

最近の研究から量子コヒーレンスによる流速・散逸のトレードオフの実効的無効化招待査読

田島裕康, 布能謙

日本物理学会誌 77 ( 9 ) 2022年9月

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担当区分：筆頭著者,　責任著者記述言語：日本語掲載種別：記事・総説・解説・論説等（学術雑誌）

DOI： 10.11316/butsuri.77.9_621

所属学協会

日本物理学会

2010年10月 - 現在

学術貢献活動

Kyoto Workshop on Quantum Thermodynamics and Stochastic Thermodynamics 2025 国際学術貢献

役割：企画立案・運営等,　パネル司会・セッションチェア等,　査読

京都大学基礎物理学研究所、学術変革領域B「量子エナジー革新」 2025年12月

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種別：学会・研究会等

参加者数：82
日本物理学会第80回年次大会（2025年）共催シンポジウム　情報と量子の熱力学：最適輸送から量子多体系まで

役割：企画立案・運営等,　パネル司会・セッションチェア等

日本物理学会, ERATO沙川情報エネルギー変換プロジェクト, 学術変革領域研究B「量子効果によるエネルギー生成／利用の革新的効率向上法の開拓と実現」 2025年9月

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種別：大会・シンポジウム等
2024年度ERATO（沙川）・学術変革B（田島）合同合宿会議

役割：企画立案・運営等,　パネル司会・セッションチェア等

2025年3月

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種別：学会・研究会等
Frontiers in Non-equilibrium Physics 2024 国際学術貢献

役割：企画立案・運営等,　パネル司会・セッションチェア等

京都大学　基礎物理学研究所 2024年7月

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種別：学会・研究会等
学術変革領域B「量子エナジー革新」kick off meeting

役割：企画立案・運営等,　パネル司会・セッションチェア等

電気通信大学、学術変革領域B「量子エナジー革新」 2024年5月

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種別：学会・研究会等

共同研究・競争的資金等の研究課題

Bridging Microscopic Dynamics and Quantum Process Structure: From System-Environment Models to Operational Quantum Advantages (SEMOQA) 国際共著

2026年3月 - 2029年2月

ISPF-International collaboration awards 2025

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担当区分：研究代表者資金種別：共同研究
量子効果によるエネルギー生成／利用の革新的効率向上法の開拓と実現

研究課題/領域番号：25K24771 2026年2月 - 2027年3月

科学研究費助成事業学術変革領域研究(B)

田島裕康

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担当区分：研究代表者資金種別：科研費

CiNii Research
量子効果に基づくエネルギーデバイスの性能向上理論の構築

研究課題/領域番号：25K24772 2026年2月 - 2027年3月

科学研究費助成事業学術変革領域研究(B)

田島裕康

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担当区分：研究代表者資金種別：科研費

CiNii Research
量子性による不可逆性抑制の幾何的普遍原理に基づく融合領域の開拓

研究課題/領域番号：JPMJFR2365 2025年4月 - 2032年3月

創発的研究支援事業

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担当区分：研究代表者資金種別：受託研究
リソース理論に基づく非対称性の一般理論の開拓と応用

研究課題/領域番号：25K00924 2025年4月 - 2029年3月

科学研究費助成事業基盤研究(B)

田島裕康, 高木隆司

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担当区分：研究代表者資金種別：科研費

現代物理において、対称性とその破れは最も基礎的な概念の一つである。近年、この概念をリソース理論的に取り扱う非対称性のリソース理論が、非常に大きな発展を遂げている。この理論は物理の様々な分野に応用されつつあるが、基礎理論が完成しているのが非常に限定的な群で表現される対称性に限られているという問題がある。本研究計画ではこの点を解決し、物性物理をはじめとした多くの対象に応用することを目指す。

CiNii Research
量子効果によるエネルギー生成／利用の革新的効率向上法の開拓と実現

研究課題/領域番号：24H00830 2024年4月 - 2027年3月

科学研究費助成事業学術変革領域研究(B)

田島裕康, 野口篤史, 金澤輝代士, 伊藤創祐

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担当区分：研究代表者資金種別：科研費

本領域では、これまで計算や通信と言った情報分野で確認されてきた、量子効果による古典力学に従うデバイスに比べた飛躍的な性能上昇（量子優位性）がエネルギー生成・消費の分野にも存在する事を、理論的・実験的に検証することを目標としている。本総括班では、領域全体の運営・広報・領域内交流・webによる情報発信などを行う。

CiNii Research
量子効果に基づくエネルギーデバイスの性能向上理論の構築

研究課題/領域番号：24H00831 2024年4月 - 2027年3月

科学研究費助成事業学術変革領域研究(B)

田島裕康, 布能謙

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担当区分：研究代表者資金種別：科研費

近年、量子力学の性質を用いて、計算やセンシングなどの様々な情報的タスクをオーダーレベルで性能向上させる「量子優位性」が確認されつつある。本計画班では、代表者・分担者が提案した量子効果による熱機関の性能の線形オーダーでの向上についての結果を発展させ、エネルギーデバイスに対する「量子優位性」の全貌を、より高次オーダーの性能向上の可能性を含めて明らかにする一般論を構築することを目的とする。合わせて、このような性能向上を活用し、理想的な熱・仕事変換効率と高出力を合わせ持つ熱機関を実験で実装するための理論提案を行う。

CiNii Research
量子効果によるエネルギー生成／利用の革新的効率向上法の開拓と実現

研究課題/領域番号：24B204 2024年4月 - 2027年3月

科学研究費助成事業学術変革領域研究(B)

田島裕康

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資金種別：科研費

CiNii Research
量子情報幾何に基づく、対称性・不可逆性・量子性の統一的理論の構築と応用

研究課題/領域番号：JPMJPR2014 2020年11月 - 2024年3月

JST戦略的創造研究推進事業「さきがけ」 JST戦略的創造研究推進事業「さきがけ」

田島裕康

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担当区分：研究代表者資金種別：受託研究
対称性と情報幾何に基づく量子重力・量子物性の探求

研究課題/領域番号：22H05250 2022年6月 - 2024年3月

科学研究費助成事業学術変革領域研究(A) (公募研究)

田島裕康

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担当区分：研究代表者資金種別：科研費

最近発見された、対称性・不可逆性・量子性の間に普遍的に成立するトレードオフ構造をさらに深めることで、量子重力及び物性理論における理解を深めることを目標とする。この定理は、対称性を守るダイナミクスと、対応する保存量の量子揺らぎの組み合わせで、どのような量子過程が実現可能で、どのようなものが不可能かを判別することが可能になっている。この定理を拡張し、量子重力および物性理論において有用な定理を複数見出すことを目指す。

CiNii Research
誤り耐性型量子コンピュータの新規手法・応用の萌芽的研究開発

研究課題/領域番号：JPMJMS2061 2020年12月 - 2031年3月

ムーンショット型研究開発事業ムーンショット型研究開発事業

田島裕康 (課題推進者)

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担当区分：研究代表者資金種別：受託研究
リソース理論に基づく量子測定・操作の統一的限界

研究課題/領域番号：19K14610 2019年4月 - 2023年3月

科学研究費助成事業若手研究

田島裕康

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資金種別：科研費

リソース理論は量子情報理論における最重要理論の一つであるエンタングルメントの理論を拡張した理論体系である。
このリソース理論で最近着目されているのが Resource theory of asymmetryと呼ばれる理論分野である。この分野では「保存則を満たす操作」と「リソースとして『消費』できる状態」の組み合わせによって、「保存則を破る操作」をどの程度実装できるかを考える。本研究計画では、申請者らの最近の結果（Tajima et.al. PRL 2018）を発展させ、「実装される操作による保存則の破れの度合い」と「必要なリソースの量」の間に普遍的に成立するトレードオフを導く理論を構築する。

CiNii Research

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教育活動概要

基本的には学生の関心に応じて大まかな方向性を提案し、そこから絞り込みをしていく形でテーマ決めをしていく形の指導スタイルをとっています。修士の間は田島の監修能力の及ぶ範囲（＝田島が内容の価値や正誤を理解できると思える範囲）で研究を指導するが、その間も大まかな方向性の中で一緒に考え、テーマを見つけていく形をとっている。博士課程では田島の監修を段階的に減らし、博士獲得段階では自分独自の研究の流れを持ち、他者に自分の流れに沿ったテーマを提案・監修しようと思えばできる状態を目指した指導を行う。これらの際、海外研究機関とも積極的に連携し、中長期の海外滞在を積極的にアシストすることを目指している。

担当授業科目

量子情報・計算基礎概論

2026年4月 - 2027年3月通年
【通年】情報理工学講究

2026年4月 - 2027年3月通年
【通年】情報理工学研究Ⅰ

2026年4月 - 2027年3月通年
【通年】情報理工学演習

2026年4月 - 2027年3月通年
情報理工学論述Ⅰ

2026年4月 - 2026年9月前期
情報理工学論議Ⅰ

2026年4月 - 2026年9月前期
情報理工学読解

2026年4月 - 2026年9月前期
国際科学特論Ⅱ

2025年10月 - 2025年12月秋学期

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他大学・他機関等の客員・兼任・非常勤講師等

2024年東京科学大学

学期、曜日時限または期間：11月、6コマの集中講義
2022年慶應義塾大学区分:集中講義国内外の区分:国内

学期、曜日時限または期間：1月、6コマの集中講義
2019年大阪市立大学区分:集中講義国内外の区分:国内

学期、曜日時限または期間：9月、9コマの集中講義
2019年京都大学区分:集中講義国内外の区分:国内

学期、曜日時限または期間：11月、9コマの集中講義

指導学生の受賞

卒研発表賞

授与年月：2024年4月

受賞学生の区分：学部卒業研究受賞学生氏名：関口恒太郎

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卒研発表の優秀者数名に与えられる賞
修論発表賞

授与年月：2022年3月

受賞学生の区分：修士受賞学生氏名：工藤大吾

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修士論文発表会で、優秀とされる学生数名に贈られる賞

その他教育活動及び特記事項

2026年クラス担任クラス担任　学部

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6班のクラス担任

社会貢献・国際連携活動概要

国際会議での役員として活動している。また、ノルウェー南東大学、デューク大学、南洋理工大学などとも共同で研究を進めている。

メディア報道

東大と電通大、熱力学的トレードオフ関係における対称性の効果を解明新聞・雑誌

日経新聞（電子版） 2025年2月
Quantum physicists just got more certain about quantum uncertainty 新聞・雑誌

New Scientist Ltd. New Scientist New Scientist issue 3470 https://www.newscientist.com/article/2409067-quantum-physicists-just-got-more-certain-about-quantum-uncertainty/ 2023年12月

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執筆者：本人以外
Extending the uncertainty principle by using an unbounded operator インターネットメディア

phys.org phys.org https://phys.org/news/2023-12-uncertainty-principle-unbounded.html 2023年12月

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執筆者：本人以外
「量子」が変える未来のエンジン極小世界から革新か新聞・雑誌

日本経済新聞社日本経済新聞 26面8段「科学の扉」 2023年12月

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執筆者：本人以外
東大・電通大・JST、量子コンピュータのノイズ効果を抑制する量子誤り抑制法の原理的性能限界を解明新聞・雑誌

日本経済新聞社日本経済新聞（電子版） 2023年11月

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執筆者：本人以外
電通大とJST、量子系から取り出せる量子コヒーレンスの最大量を理論的に解明新聞・雑誌

日本経済新聞社日本経済新聞(電子版) 2023年11月

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執筆者：本人以外

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海外渡航歴

2026年1月 - 2026年2月

滞在国名1：ラトビア共和国滞在機関名1：University of Latvia

滞在国名2：ノルウェー王国滞在機関名2：University of South-Eastern Norway
2025年5月

滞在国名1：チェコ共和国滞在機関名1：Czech Technical University