情報も物理もできるICEPPだからこそ量子コンピュータの研究を選択
どのような研究に取り組んでいますか？
量子コンピュータを用いてどのような計算ができるのか、といったことを明らかにするために研究を行っています。具体的かつ専門的な言葉で言えば、量子コンピュータを用いて、特に素粒子理論に現れるゲージ理論などを中心とした量子多体系（量子力学的な性質を持つ多数の粒子が相互作用する系）の量子シミュレーションに関する研究を行っています。とはいえ、今の量子コンピュータは、古典コンピュータに対して有意な結果を得られるほど十分なリソースがないので、どういうアルゴリズムを考えると効率的に計算ができるのかを探究しているということですね。そう遠くない将来に、量子コンピュータの実機でそういった量子多体系の量子シミュレーションを実現できたらいいなと思っています。
修士課程でも量子コンピュータを研究されてましたか？
いま、博士2年ですが、修士論文は『（2+1） 次元 U（1） 格子ゲージ理論のハミルトニアンシミュレーションのための量子状態の表現方法』というものでした。ゲージ理論に出てくる変数は基本的に無限次元で、マイナス無限大からプラス無限大の値を取るんです。でも、コンピュータではそういう無限大の値を扱えないので、適切にトランケーション（数値の一部を切り捨てること）をしないといけません。それをどういうふうに行うのが最適なのかを調べました。これは量子コンピュータ上でどうやって理論を表現するかという話なのですが、現在取り組んでいる研究は、さっきも話したように、理論をどういうふうにアルゴリズムに組んで計算すれば、求めたい物理量が測れるかといったところがメインテーマになっています。
量子コンピュータの研究というと、量子力学が完全にわかっていないとダメなのではと心配する人もいるかもしれませんが、今振り返ると僕も最初のころは全然わかっていませんでした。でも、量子コンピュータの研究を進めるなかで、量子力学とその周辺分野の見識も自ずと深まっていくので大丈夫ですよと、後輩の皆さんには伝えたいですね。
普段の研究スタイルを教えてください。
僕の場合、研究は基本的にデスクワークです。机の上の古典コンピュータで、量子コンピュータを模して動くようなものをプログラミングしたり、紙と鉛筆で解析計算を進めたりしていきます。僕はずっと座りっぱなしも苦ではないですし、ひとりでの作業も好きなんですが、もちろん、共同研究者とディスカッションしたりもします。音楽が好きなので、あまり考えなくてもいい作業のときなどは音楽を聞きながら作業するときもありますね（笑）。
ICEPPに進学された理由を教えてください。
実は僕は工学部出身で、物理と情報の両方に興味があったので、普遍的な基礎を深く学べる計数工学科に進みました。そのまま工学系の大学院に進学することも検討したのですが、せっかくなので思い切って他の専攻の研究室も調べてみたんですね。すると、もともと素粒子実験にも関心を持っていたこともあり、CERNに派遣されたりして海外経験も積めるICEPPもいいかなと思うようになり、進学先の視野に入れ始めました。
ですから、ICEPPに入学後、CERNに初めて派遣されたときは素粒子実験の研究を行いました。その頃は、量子コンピュータにまったく関係のない研究だったのですが、修士1年の秋口ぐらいから、量子コンピュータの研究のほうにシフトしていきました。量子コンピュータの研究は、情報理論も物理も両方できて、学部で学んだことも生かされるし、面白いんじゃないだろうかと、次第に関心が向いていったのです。
いまは京都大学で研究されてるそうですね？
現在は、研究指導委託という形で、京都大学基礎物理学研究所（Yukawa Institute for Theoretical Physics）で勉強しています。どうしても直接に学びたい先生が京大にいらしたので、ICEPPにお願いして東大に学籍を残したまま京都に行かせてもらいました。そんな機会も与えてくれるICEPPには本当に感謝しています。ICEPPは研究資源がしっかりしているので、学会に行きたいと思えばその願いも聞いてくれますし、本当にスゴいなと思っています。
もうじき、最近行っていた研究をまとめた論文をアメリカ物理学会が発行する『Physical Review Research』誌に出す予定です。アクセプトされるかどうかはまだわかりませんが、広い領域の研究を見てもらえる国際的な学術雑誌なので、量子コンピュータと素粒子理論のインターセクションを扱う僕の論文も受け入れてもらえるのではと期待しています。