山上 智輝(ヤマガミ トモキ)
理工学研究科 数理電子情報部門助教
工学部 情報工学科

研究者情報

■ 学位
  • 学士(理学), 横浜国立大学
    2019年03月
  • 修士(理学), 横浜国立大学
    2021年03月
  • 博士(情報理工学), 東京大学
    2024年03月
■ 研究キーワード
  • 量子ウォーク
  • 光コンピューティング
  • 意思決定
  • 数理物理学
  • 数理情報学
  • 情報物理学
■ 経歴
  • 2025年04月 - 現在, 埼玉大学, 学術院(大学院理工学研究科), 助教
  • 2024年04月 - 2025年03月, 横浜国立大学, 理工学部, 非常勤講師
  • 2024年04月 - 2025年03月, 独立行政法人日本学術振興会, 特別研究員 (PD)
  • 2023年04月 - 2024年03月, 独立行政法人日本学術振興会, 特別研究員 (DC2), 日本国
  • 2021年10月 - 2024年03月, 東京大学, JST次世代研究者挑戦的研究プログラム(SPRING) 「グリーントランスフォーメーション(GX)を先導する高度人材育成(SPRING GX)」, プロジェクト生
■ 学歴
  • 2021年04月 - 2024年03月, 東京大学, 大学院情報理工学系研究科, システム情報学専攻, 日本国
  • 2019年04月 - 2021年03月, 横浜国立大学, 大学院理工学府, 数物・電子情報系理工学専攻, 日本国
  • 2015年04月 - 2019年03月, 横浜国立大学, 理工学部, 数物・電子情報系学科, 日本国
■ 委員歴
  • 2025年03月 - 現在
    レーザー学会, 自然に学ぶレーザーカオスと量子ダイナミクス技術専門委員会 委員
  • 2024年12月 - 現在
    レーザー学会, 光コンピューティング技術専門委員会 委員
■ 受賞
  • 2024年11月, Best Student Paper Award
    国際学会・会議・シンポジウム等の賞, 日本国
  • 2024年03月, 情報理工学系研究科長賞, 量子ウォークとその意思決定への応用, 東京大学
    山上 智輝, その他の賞, 日本国
  • 2022年12月, Student Paper Award
    国際学会・会議・シンポジウム等の賞
  • 2021年12月, Student Presentation Award
    国際学会・会議・シンポジウム等の賞

業績情報

■ 論文
  • Two-dimensional Beam Selection by Multi-armed Bandit Algorithm based on a Quantum Walk
    Maki Arai; Tomoki Yamagami; Takatomo Mihana; Ryoichi Horisaki; Mikio Hasegawa
    IEEE Transactions on Quantum Engineering, 巻:6, 開始ページ:3100916, 2025年03月, [査読有り]
    Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), 研究論文(学術雑誌)
    DOI:https://doi.org/10.1109/tqe.2025.3555145
    DOI ID:10.1109/tqe.2025.3555145, eISSN:2689-1808
  • Asymmetric quantum decision-making
    Honoka Shiratori; Hiroaki Shinkawa; André Röhm; Nicolas Chauvet; Etsuo Segawa; Jonathan Laurent; Guillaume Bachelier; Tomoki Yamagami; Ryoichi Horisaki; Makoto Naruse
    Scientific Reports, 巻:13, 号:1, 開始ページ:14636, 2023年09月, [査読有り], [国際共著]
    Abstract

    Collective decision-making plays a crucial role in information and communication systems. However, decision conflicts among agents often impede the maximization of potential utilities within the system. Quantum processes have shown promise in achieving conflict-free joint decisions between two agents through the entanglement of photons or the quantum interference of orbital angular momentum (OAM). Nonetheless, previous studies have shown symmetric resultant joint decisions, which, while preserving equality, fail to address disparities. In light of global challenges such as ethics and equity, it is imperative for decision-making systems to not only maintain existing equality but also address and resolve disparities. In this study, we investigate asymmetric collective decision-making theoretically and numerically using quantum interference of photons carrying OAM or entangled photons. We successfully demonstrate the realization of asymmetry; however, it should be noted that a certain degree of photon loss is inevitable in the proposed models. We also provide an analytical formulation for determining the available range of asymmetry and describe a method for obtaining the desired degree of asymmetry.
    Springer Science and Business Media LLC, 研究論文(学術雑誌)
    DOI:https://doi.org/10.1038/s41598-023-41715-z
    DOI ID:10.1038/s41598-023-41715-z, eISSN:2045-2322
  • Bandit Algorithm Driven by a Classical Random Walk and a Quantum Walk
    Tomoki Yamagami; Etsuo Segawa; Takatomo Mihana; André Röhm; Ryoichi Horisaki; Makoto Naruse
    Entropy, 巻:25, 号:6, 開始ページ:843, 2023年05月, [査読有り], [筆頭著者, 責任著者]
    研究論文(学術雑誌)
    DOI:https://doi.org/10.3390/e25060843
    DOI ID:10.3390/e25060843, ORCID:135766120
  • Information-theoretical analysis of statistical measures for multiscale dynamics               
    Naoki Asuke; Tomoki Yamagami; Takatomo Mihana; André Röhm; Ryoichi Horisaki; Makoto Naruse
    Chaos: An Interdisciplinary Journal of Nonlinear Science, 巻:33, 号:4, 開始ページ:043138, 2023年04月, [査読有り]
    研究論文(学術雑誌)
    DOI:https://doi.org/10.1063/5.0141099
    DOI ID:10.1063/5.0141099, ORCID:133899975
  • Skeleton structure inherent in discrete-time quantum walks               
    Tomoki Yamagami; Etsuo Segawa; Ken'ichiro Tanaka; Takatomo Mihana; André Röhm; Ryoichi Horisaki; Makoto Naruse
    Physical Review A, 巻:107, 号:1, 開始ページ:012222, 2023年01月, [査読有り], [筆頭著者, 責任著者]
    研究論文(学術雑誌)
    DOI:https://doi.org/10.1103/PhysRevA.107.012222
    DOI ID:10.1103/PhysRevA.107.012222, ORCID:127742067
  • Directivity of Quantum Walk via Its Random Walk Replica               
    Tomoki Yamagami; Etsuo Segawa; Nicolas Chauvet; André Röhm; Ryoichi Horisaki; Makoto Naruse
    Complexity, 巻:2022, 開始ページ:9021583, 2022年10月, [査読有り], [筆頭著者, 責任著者]
    研究論文(学術雑誌)
    DOI:https://doi.org/10.1155/2022/9021583
    DOI ID:10.1155/2022/9021583, ORCID:121721716
  • Theory of Acceleration of Decision-Making by Correlated Time Sequences               
    Norihiro Okada; Tomoki Yamagami; Nicolas Chauvet; Yusuke Ito; Mikio Hasegawa; Makoto Naruse
    Complexity, 巻:2022, 開始ページ:5205580, 2022年08月, [査読有り]
    研究論文(学術雑誌)
    DOI:https://doi.org/10.1155/2022/5205580
    DOI ID:10.1155/2022/5205580, ORCID:117908600
  • General condition of quantum teleportation by one-dimensional quantum walks               
    Tomoki Yamagami; Etsuo Segawa; Norio Konno
    Quantum Information Processing, 巻:20, 号:7, 開始ページ:224, 2021年07月, [査読有り], [筆頭著者, 責任著者]
    Springer Science and Business Media {LLC}, 英語, 研究論文(学術雑誌)
    DOI:https://doi.org/10.1007/s11128-021-03155-4
    DOI ID:10.1007/s11128-021-03155-4, ISSN:1570-0755, ORCID:126770619
■ MISC
  • 2025年度 東京大学 工学部計数工学科システム情報学コース/大学院情報理工学系研究科システム情報学専攻 パンフレット(寄稿)               
    2025年04月01日
  • A study of the Antlion Random Walk               
    Akihiro Narimatsu; Tomoki Yamagami
    2025年03月17日
    DOI:https://doi.org/10.48550/arXiv.2503.12775
    DOI ID:10.48550/arXiv.2503.12775
  • Normal variance mixture with arcsine law of an interpolating walk between persistent random walk and quantum walk               
    Saori Yoshino; Honoka Shiratori; Tomoki Yamagami; Ryoichi Horisaki; Etsuo Segawa
    2025年03月04日
    DOI:https://doi.org/10.48550/arXiv.2503.03021
    DOI ID:10.48550/arXiv.2503.03021
■ 講演・口頭発表等
  • 教師なし学習によるシングルモードレーザのダイナミクス調査               
    前田 紘希; 巳鼻 孝朋; 山上 智輝; アンドレ レーム; 堀崎 遼一
    複雑コミュニケーションサイエンス研究会(CCS), 2025年06月, [国内会議]
    2025年06月 - 2025年06月, 岡山県岡山市, NPD貸会議室 岡山高島屋, 日本国
  • 量子ウォークを用いたグラフ上の最適腕識別アルゴリズム               
    山上 智輝; 瀬川 悦生; 巳鼻 孝朋; レーム アンドレ; 内田 淳史; 堀﨑 遼一
    複雑コミュニケーションサイエンス研究会(CCS), 2025年06月, [国内会議]
    2025年06月 - 2025年06月, 口頭発表(一般), 岡山県岡山市, NPD貸会議室 岡山高島屋, 日本国
  • 光電気リザーバコンピューティングのデジタルツインの作成               
    関口 雄太郎; レーム アンドレ; 巳鼻 孝朋; 山上 智輝; 菅野 円隆; 堀﨑 遼一
    第72回応用物理学会春季総合学術講演会, 2025年03月, [国内会議]
    2025年03月 - 2025年03月, 千葉県野田市, 東京理科大学 野田キャンパス
  • 量子ウォーク探索によるグラフ上における最適腕識別               
    山上 智輝; 瀬川 悦生; レーム アンドレ; 巳鼻 孝朋; 堀﨑 遼一
    レーザー学会第595回研究会 「自然に学ぶレーザーカオスと量子ダイナミクス」, 2025年02月, [国内会議]
    2025年02月, 日本語, 口頭発表(一般), 金沢商工会議所, 日本国
  • グラフ上の最適腕識別問題に対する量子ウォーク探索アルゴリズム               
    山上 智輝
    第4回 数理物理セミナー, 2025年01月, [招待有り]
    2025年01月, 北海道札幌市, 北海学園大学
  • 量子ウォーク探索によるグラフ上の最適腕識別               
    山上 智輝
    Ritsumeikan Mini Symposium on Quantum Walk and Related Fields, 2024年12月, [招待有り]
    2024年12月, 立命館大学 びわこ・くさつキャンパス, 日本国
  • 確率過程モデルを用いた負の自己相関を持つ時系列による意思決定加速に関する考察               
    山上 智輝; 長谷川 幹雄; 巳鼻 孝朋; 堀﨑 遼一
    学術変革領域研究(A) 「光の極限性能を生かすフォトニックコンピューティングの創成」 第2回公開シンポジウム:Photonics for Computing & Computing for Photonics, 2024年12月, [国内会議]
    2024年12月, 日本語, ポスター発表, 東京都小金井市, 国立研究開発法人 情報通信研究機構
  • 量子ウォークに基づくMABアルゴリズムを用いた高速ビーム選択に関する研究               
    新井 麻希; 山上 智輝; 巳鼻 孝朋; 堀﨑 遼一; 長谷川 幹雄
    学術変革領域研究(A) 「光の極限性能を生かすフォトニックコンピューティングの創成」 第2回公開シンポジウム:Photonics for Computing & Computing for Photonics, 2024年12月, [国内会議]
    2024年12月, 日本語, ポスター発表, 東京都小金井市, 国立研究開発法人 情報通信研究機構
  • Stochastic Process Model for Photonic Decision-Maker               
    Tomoki Yamagami; Mikio Hasegawa; Takatomo Mihana; Ryoichi Horisaki
    2024 International Symposium on Nonlinear Theory and Its Applications (NOLTA 2024), 2024年12月, [国際会議]
    2024年12月 - 2024年12月, 口頭発表(一般), Ha Long, ベトナム社会主義共和国
  • Stochastic process model for decision-making acceleration by negatively autocorrelated time sequences               
    Tomoki Yamagami; Mikio Hasegawa; Takatomo Mihana; Ryoichi Horisaki
    International Symposium on Physics and Applications of Laser Dynamics 2024 (IS-PALD 2024), 2024年11月, [国際会議]
    2024年11月 - 2024年11月, 口頭発表(一般), Saitama, 日本国
    Selected as an oral presentation by the peer review
  • Conflict avoidance in two-walker quantum walk through entanglement               
    Honoka Shiratori; André Röhm; Tomoki Yamagami; Etsuo Segawa; Takatomo Mihana; Ryoichi Horisaki
    International Symposium on Physics and Applications of Laser Dynamics 2024 (IS-PALD 2024), 2024年11月, [国際会議]
    2024年11月 - 2024年11月, ポスター発表, Saitama, 日本国
  • A study on optimal beam selection using a multi-armed bandit algorithm based on a five-state quantum walk               
    Maki Arai; Tomoki Yamagami; Takatomo Mihana; Ryoichi Horisaki; Mikio Hasegawa
    International Symposium on Physics and Applications of Laser Dynamics 2024 (IS-PALD 2024), 2024年11月, [国際会議]
    2024年11月 - 2024年11月, ポスター発表, Saitama, 日本国
  • 量子ウォーク探索による空間構造を持つ環境における最適腕識別               
    山上 智輝; 瀬川 悦生; 巳鼻 孝朋; レーム アンドレ; 成瀬 誠; 堀﨑 遼一
    第2回福知山数理・データサイエンス研究会, 2024年09月, [国内会議]
    2024年09月 - 2024年09月, 日本語, ポスター発表, 京都府福知山市, 市民交流プラザふくちやま
  • Antlionランダムウォークの解析               
    山上 智輝; 成松 明廣
    日本数学会 2024年度秋季総合分科会, 2024年09月, [国内会議]
    2024年09月 - 2024年09月, 口頭発表(一般), 大阪大学 豊中キャンパス, 日本国
  • 確率過程を用いた自己相関を持つ時系列による意思決定の数理モデル               
    山上 智輝; 岡田 典大; 巳鼻 孝朋; 堀﨑 遼一; 成瀬 誠; 長谷川 幹雄
    電気情報通信学会 複雑コミュニケーションサイエンス研究会 (CCS), 2024年06月, [国内会議]
    2024年06月 - 2024年06月, 日本語, 口頭発表(一般), 福岡県北九州市, AIMビル, 日本国
  • エンタングルメントに基づく競合のない量子ウォーク               
    白鳥 帆香; レーム アンドレ; 山上 智輝; 瀬川 悦生; 巳鼻 孝朋; 堀﨑 遼一
    電気情報通信学会 複雑コミュニケーションサイエンス研究会 (CCS), 2024年06月, [国内会議]
    2024年06月 - 2024年06月, 日本語, 口頭発表(一般), 福岡県北九州市, AIMビル, 日本国
  • Quantum walk search as an application to best-arm identification               
    山上 智輝
    RIMS共同研究(グループ型A) 量子ウォークにおける長時間挙動の研究, 2023年11月, [招待有り]
    口頭発表(招待・特別), 京都大学 数理解析研究所
  • Spatial best-arm identification via quantum walk search               
    Tomoki Yamagami; Etsuo Segawa; Takatomo Mihana; André Röhm; Ryoichi Horisaki; Makoto Naruse
    10th International Workshop of Quantum Simulation and Quantum Walks (QSQW 2023), 2023年11月, [国際会議]
    ポスター発表, つくば, 日本国
  • Quantum-Walk-Based Bandit Algorithm and its Performance               
    Tomoki Yamagami; Etsuo Segawa; Takatomo Mihana; André Röhm; Ryoichi Horisaki; Makoto Naruse
    2023 International Symposium on Nonlinear Theory and Its Applications (NOLTA 2023), 2023年09月, [国際会議]
    口頭発表(一般), カターニア, イタリア共和国
  • 量子ウォーク探索を用いた空間的最適腕識別とその解析               
    山上 智輝
    Japanese Conference on Combinatorics and its Applications 2023 / 離散数学とその応用研究集会2023 (JCCA-DMIA-2023), 2023年08月, [招待有り]
    口頭発表(一般), 愛知教育大学
  • 量子ウォークを用いたバンディットアルゴリズム               
    山上 智輝; 瀬川 悦生; 巳鼻 孝朋; André Röhm; 堀﨑 遼一; 成瀬 誠
    第1回福知山数理・データサイエンス研究会, 2023年08月
    ポスター発表, 市民交流プラザふくちやま
  • Quantum Walk and Its Application               
    Tomoki Yamagami
    Quantum Optics and Decision Making Workshop, 2023年02月, [国際会議]
    口頭発表(一般), グルノーブル, フランス共和国
  • Bandit Algorithm via Quantum Walk               
    Tomoki Yamagami; André Röhm; Takatomo Mihana; Ryoichi Horisaki; Makoto Naruse; Etsuo Segawa
    The 9th Japan-Korea Joint Workshop on Complex Communication Sciences (JKCCS 2023), 2023年01月, [国際会議]
    口頭発表(一般), 慶州, 大韓民国
  • 離散時間1次元量子ウォークの骨格構造について               
    山上 智輝; 瀬川 悦生; 巳鼻 孝朋; Röhm Andre; 堀﨑 遼一; 成瀬 誠
    2022年度応用数学合同研究集会, 2022年12月
    口頭発表(一般), 龍谷大学 瀬田キャンパス
  • Correlated Random Walk Model for Decision Making Acceleration by Time-Correlated Time Sequences               
    Tomoki Yamagami; Norihiro Okada; Yusuke Ito; Mikio Hasegawa; Makoto Naruse
    2022 International Symposium on Nonlinear Theory and Its Applications (NOLTA 2022), 2022年12月
    口頭発表(一般), online
  • Skeleton structure inherent in quantum walks               
    Tomoki Yamagami; Etsuo Segawa; Ken'ichiro Tanaka; Takatomo Mihana; André Röhm; Ryoichi Horisaki; Makoto Naruse
    2022 International Symposium on Nonlinear Theory and Its Applications (NOLTA 2022), 2022年12月
    口頭発表(一般), online
    Student Paper Award
  • How can we improve game theory systems with quantum optics?               
    Jonathan Laurent; Guillaume Bachelier; Nicolas Chauvet; Makoto Naruse; Hiroaki Shinkawa; Tomoki Yamagami; Honoka Shiratori
    Quantum 2022 Summer School on Quantum Optical Technologies in Apulia, 2022年09月, [国際会議]
    ポスター発表, トラーニ, イタリア共和国
  • 量子ウォークを再現するランダムウォークの推移確率の骨格構造               
    山上 智輝; 瀬川 悦生; 巳鼻 孝朋; レーム アンドレ; 堀﨑 遼一; 成瀬 誠
    電気情報通信学会複雑コミュニケーションサイエンス研究会(CCS), 2022年06月
    口頭発表(一般), 大阪大学 豊中キャンパス シグマホール
  • 量子ウォークを用いたバンディットアルゴリズム               
    山上 智輝; 瀬川 悦生; Nicolas Chauvet; André Röhm; 堀﨑 遼一; 成瀬 誠
    2022年電子情報通信学会総合大会, 2022年03月
    口頭発表(一般), オンライン
  • Generation of one-dimensional random walks driven by quantum walks               
    Tomoki Yamagami; Etsuo Segawa; Nicolas Chauvet; André Röhm; Ryoichi Horisaki; Makoto Naruse
    2021 International Conference on Emerging Technologies for Communications (ICETC 2021), 2021年12月
    口頭発表(一般), online
    Student Presentation Award
  • 量子ウォークにより駆動される1次元ランダムウォークの構成               
    山上 智輝; 瀬川 悦生; Nicolas Chauvet; André Röhm; 堀﨑 遼一; 成瀬 誠
    2021年電子情報通信学会ソサイエティ大会, 2021年09月
    口頭発表(一般), オンライン
  • 1 次元量子ウォークによる量子テレポーテーションの条件               
    山上 智輝
    信州数理物理セミナー, 2021年05月, [招待有り]
    口頭発表(招待・特別), オンライン
  • 1次元格子上の量子ウォークを用いた量子テレポーテーションの研究               
    山上 智輝; 瀬川 悦生; 今野 紀雄
    日本応用数理学会 2020年度年会, 2020年09月
    口頭発表(一般), オンライン
■ 担当経験のある科目_授業
  • 2025年10月
    電磁気学基礎, 埼玉大学
  • 2025年10月
    プログラミング演習I, 埼玉大学
  • 2024年10月 - 2025年03月
    線形代数学 II, 横浜国立大学
  • 2024年04月 - 2024年09月
    数学演習, 横浜国立大学
  • 2024年04月 - 2024年09月
    線形代数学 I, 横浜国立大学
■ 所属学協会
  • 2024年10月 - 現在, 日本数学会
  • 2021年08月 - 現在, 電子情報通信学会
■ 共同研究・競争的資金等の研究課題
  • 量子ウォークによる意思決定機構の物理的実装とその応用展開               
    日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 若手研究, 2025年04月01日 - 2028年03月31日
    山上 智輝, 東京大学
    配分額(総額):4810000, 配分額(直接経費):3700000, 配分額(間接経費):1110000
    課題番号:25K21294
  • 量子ウォークによる量子バンディットアルゴリズムの創成               
    日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 特別研究員奨励費, 2023年04月 - 2025年03月
    山上 智輝, 東京大学
    配分額(総額):1800000, 配分額(直接経費):1800000
    課題番号:23KJ0384
■ 学術貢献活動
  • Japanese Conference on Combinatorics and its Applications 2024 / 離散数学とその応用研究集会2024 (JCCA-DMIA-2024)・組織委員               
    企画立案・運営等
    山形大学, 2024年08月19日 - 2024年08月21日
    学会・研究会等
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