光の干渉で「被らない」選択~相談なしでも資源を上手に分ける新しい光情報処理~

2026-03-30 東京大学

東京大学の研究グループは、量子光学の干渉現象を利用し、複数の利用者が互いに通信せずとも資源の競合を回避できる新しい光情報処理手法を提案した。本手法は競合的多本腕バンディット問題に対し、光の軌道角運動量に選好情報を埋め込み、量子干渉により同一選択の確率をゼロにすることで衝突を回避する。従来の減衰器を用いた方式に比べ、選択肢が増えても効率低下を抑えられる点が特徴である。数値シミュレーションにより有効性も確認されており、今後は通信ネットワークなど分散型資源配分への応用が期待される。

光の干渉で「被らない」選択~相談なしでも資源を上手に分ける新しい光情報処理~
提案方式の概念図

<関連情報>

量子光学装置を用いたスケーラブルな衝突のないバンディットアルゴリズム Scalable conflict-free bandit algorithm using a quantum optical setup

Kohei Konaka,André Röhm,Takatomo Mihana & Ryoichi Horisaki
npj Quantum Information  Published:30 March 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s41534-026-01201-6

Abstract

Quantum optics utilizes the unique properties of light for computation or communication. In this work, we explore its ability to solve certain reinforcement learning tasks, with a particular view towards the scalability of the approach. Our method utilizes the Orbital Angular Momentum (OAM) of photons to solve the Competitive Multi-Armed Bandit (CMAB) problem while maximizing rewards. In particular, we encode each player’s preferences in the OAM amplitudes, while the phases are optimized to avoid conflicts. We find that the proposed system is capable of solving the CMAB problem with a scalable number of options and demonstrates improved performance over existing techniques. Our method utilizes quantum interference to guarantee conflict avoidance using purely physical attributes of light in a way impossible for a classical setup. As an example of a system with simple rules for solving complex tasks, our OAM-based method adds to the repertoire of functionality of quantum optics.

1603情報システム・データ工学
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