研究者詳細 - 小林　幸平

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コバヤシ　コウヘイ

小林　幸平

KOBAYASHI KOHEI

所属

理学院研究員

外部リンク

学位

博士 (工学)

研究キーワード

量子制御
量子力学

研究分野

自然科学一般 / 数理物理、物性基礎

学歴

慶應義塾大学理工学研究科基礎理工学専攻博士課程

2018年4月 - 2021年3月

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国名：日本国

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慶応義塾大学大学院理工学研究科基礎理工学専攻修士課程

2016年4月 - 2018年3月

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国名：日本国

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慶応義塾大学理工学部物理情報工学科

2012年4月 - 2016年3月

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国名：日本国

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経歴

東京科学大学理学院物理学系研究員

2026年4月 - 現在

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国立情報学研究所量子情報国際研究センター特任研究員

2023年4月 - 2026年3月

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国名：日本国

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慶應義塾大学量子コンピューティングセンター特任研究員

2021年4月 - 2023年3月

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国名：日本国

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所属学協会

電子情報通信学会

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論文

Saturable quantum speed limits for imaginary-time evolution 査読

Kohei Kobayashi

Physical Review A 113 ( 3 ) 032618 2026年3月

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出版者・発行元：American Physical Society (APS)

DOI： 10.1103/bln8-8xzy

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Quantum speed limit under decoherence: unitary, dissipative, and fluctuation contributions 査読

Kohei Kobayashi

Journal of Physics Communications 9 ( 11 ) 115002 2025年11月

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出版者・発行元：IOP Publishing

Abstract

We present a new quantum speed limit (QSL) for open quantum systems governed by Markovian dynamics. Our approach is based on analyzing the time derivative of the Bures angle between the initial pure state and its time-evolved state, leading to an analytically computable upper bound on the evolution speed. This bound naturally decomposes into three distinct physical contributions: a unitary term, a dissipative deformation term, and a fluctuation term. Building on this structure, we establish a general inequality that connects the QSL to the quantum Fisher information (QFI) in the short-time regime. This reveals a fundamental trade-off between evolution speed and estimation precision, and clarifies how decoherence can both accelerate and constrain information acquisition in open quantum systems.

DOI： 10.1088/2399-6528/ae1bf5

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その他リンク： https://iopscience.iop.org/article/10.1088/2399-6528/ae1bf5/pdf
Inequality for von Neumann entropy change under measurement and dissipation

Kohei Kobayashi

arXiv:2506.12603 [quant-ph] 2025年6月

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Norm Inequality for Perturbed Quantum Evolutions and Its Application to Grover's Algorithm

Kohei Kobayashi

arXiv:2506.14230 [quant-ph] 2025年6月

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Analytical evaluation of the effect of deterministic control error on isolated quantum system

Kohei Kobayashi

arXiv:2408.17442 [quant-ph] 2024年8月

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Time evolution of the von Neumann entropy in open quantum system

Kohei Kobayashi

arXiv:2405.11824 [quant-ph] 2024年5月

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Bound on the distance between controlled quantum state and target state under decoherence 査読

Kohei Kobayashi

Journal of Physics Communications 8 ( 1 ) 015005 2024年1月

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掲載種別：研究論文（学術雑誌）出版者・発行元：IOP Publishing

Abstract

To implement quantum information technologies, carefully designed control for preparing a desired state plays a key role. However, in realistic situation, the actual performance of those methodologies is severely limited by decoherence. Therefore, it is important to evaluate how close we can steer the controlled state to a desired target state under decoherence. In this paper, we provide an upper bound of the distance between the two controlled quantum systems in the presence and absence of decoherence. The bound quantifies the degree of achievement of the control for a given target state under decoherence, and can be straightforwardly calculated without solving any equation. Moreover, the upper bound is applied to derive a theoretical limit of the probability for obtaining the target state under decoherence.

DOI： 10.1088/2399-6528/ad1f74

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その他リンク： https://iopscience.iop.org/article/10.1088/2399-6528/ad1f74/pdf
Control limit for the quantum state preparation under stochastic control errors 査読

Kohei Kobayashi

Proceedings of the Royal Society A 479 ( 2277 ) 2023年9月

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記述言語：英語

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Reachable-set characterization of an open quantum system by the quantum speed limit 査読

Kohei Kobayashi

Physical Review A 105 ( 4 ) 2022年4月

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掲載種別：研究論文（学術雑誌）出版者・発行元：American Physical Society (APS)

DOI： 10.1103/physreva.105.042608

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その他リンク： http://harvest.aps.org/v2/journals/articles/10.1103/PhysRevA.105.042608/fulltext
Quantum speed limit for robust state characterization and engineering 査読

Kohei Kobayashi, Naoki Yamamoto

Physical Review A 102 ( 4 ) 2020年10月

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掲載種別：研究論文（学術雑誌）出版者・発行元：American Physical Society (APS)

DOI： 10.1103/physreva.102.042606

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その他リンク： http://harvest.aps.org/v2/journals/articles/10.1103/PhysRevA.102.042606/fulltext
Control limit on quantum state preparation under decoherence 査読

Kohei Kobayashi, Naoki Yamamoto

Physical Review A 99 ( 5 ) 2019年5月

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担当区分：筆頭著者記述言語：英語掲載種別：研究論文（学術雑誌）出版者・発行元：American Physical Society (APS)

DOI： 10.1103/physreva.99.052347

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その他リンク： https://link.aps.org/article/10.1103/PhysRevA.99.052347

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講演・口頭発表等

制御された被デコヒーレンス量子系と目標量子状態間の距離に対する理論的限界

小林幸平

第52回量子情報技術研究会 2025年5月

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オンライン教材の多角的利用～リョーシカ先生と学ぶ超ミニマム線形代数～

小林幸平

NIIオープンハウス2025 2025年6月

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オンライン教材の多角的利用

小林幸平, 根本香絵

Q-LEAP第7回シンポジウム 2025年2月

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QOLSオンライン講義の開発と共同利用

吾妻広夫, 小林幸平, 根本香絵

Q-LEAP第7回シンポジウム 2025年2月

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Analytical evaluation of stochastic control error on quantum operation

小林幸平

第50回量子情報技術研究会 2024年5月

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多角的利活用の実例紹介（リョーシカ先生の教材）

小林幸平

第1回量子技術高等教育拠点ユーザーフォーラム 2024年11月

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オンライン教材の多角的利用～リョーシカ先生と学ぶ超ミニマム線形代数～

小林幸平, 根本香絵

Q-LEAP第8回シンポジウム 2026年2月

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散逸下における量子状態制御の限界

小林幸平

第35回量子情報技術研究会 2016年11月

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散逸下における量子状態制御の限界

小林幸平

第36回量子情報技術研究会 2017年5月

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教材データベースのご紹介

小林幸平

第6回Q-Leapシンポジウム 2024年2月

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会議種別：ポスター発表

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TractableなQuantum Speed Limitとロバスト化に向けたハミルトニアン設計

小林幸平

第41回量子情報技術研究会 2019年11月

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量子情報技術の発展を支える人材育成教材データベースのご紹介

小林幸平

NIIオープンハウス2023 2023年6月

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会議種別：ポスター発表

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散逸下における量子状態制御の限界

小林幸平

第37回量子情報技術研究会 2017年11月

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Quantum Speed Limitによる量子系のロバスト性の特徴付け

小林幸平

第39回量子情報技術研究会 2018年11月

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受賞

義塾賞

2016年3月慶應義塾大学

小林幸平

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共同研究・競争的資金等の研究課題

量子技術高等教育拠点標準プログラムの開発

研究課題/領域番号：JPMXS0120351339 2020年4月 - 2026年3月

文部科学省光・量子飛躍フラッグシッププログラム（Q-LEAP）人材育成プログラム[共通的コアプログラム]

根本香絵

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担当区分：研究分担者

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