Research Abstract

単一光子による意思決定

Single-photon decision maker

2015年8月17日 Scientific Reports 5 : 13253 doi: 10.1038/srep13253 (2015)

意思決定は、我々の日常生活や社会において一般的に重要な課題であり、情報通信技術における広範な応用と関連している。今回我々は、単一光子の粒子性と確率性を利用することで、動的に変化する不確実な環境での意思決定を実現するシステムの実証に成功した。具体的には、単一光子源としてナノダイヤモンドの窒素欠陥を用い、このシステムが多本腕バンディット問題を解く能力を有することを示した。我々の提案したアーキテクチャーにおいては、単一光子の検出により直接かつ即座に処理が実行されるため、自律的で適応的な意思決定が可能となる。この成果により、光の量子性が、実際的で重要な知的機能システムの実現に対しても恩恵をもたらすことが示された。

Makoto Naruse, Martin Berthel, Aurélien Drezet, Serge Huant, Masashi Aono, Hirokazu Hori & Song-Ju Kim

Corresponding Authors

成瀬 誠
NICT光ネットワーク研究所 フォトニックネットワークシステム研究室

金 成主
NIMS国際ナノアーキテクトニクス研究拠点 原子エレクトロニクスグループ

Decision making is critical in our daily lives and for society in general and is finding evermore practical applications in information and communication technologies. Herein, we demonstrate experimentally that single photons can be used to make decisions in uncertain, dynamically changing environments. Using a nitrogen-vacancy in a nanodiamond as a single-photon source, we demonstrate the decision-making capability by solving the multi-armed bandit problem. This capability is directly and immediately associated with single-photon detection in the proposed architecture, leading to adequate and adaptive autonomous decision making. This study makes it possible to create systems that benefit from the quantum nature of light to perform practical and vital intelligent functions.

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