Shiro Tamiya
Shiro Tamiya

Shiro Tamiya

田宮 志郎
Assistant Professor
Graduate School of Engineering, The University of Tokyo

量子誤り訂正符号を中心に、量子計算・量子情報理論の研究に取り組んでいます。

I am a researcher in the field of quantum computation and quantum information theory. My current work primarily focuses on Quantum Error Correction (QEC) and Fault-Tolerant Quantum Computing (FTQC).

News

  • 2026.09
    New preprint on coherent-error thresholds
    "Proof of a positive coherent-error threshold for topological quantum codes" を arXiv にアップロードしました。表面符号を含むトポロジカル符号に対して、コヒーレントな Z 回転エラーに関する閾値の存在を証明しました。
  • 2026.06
    Started as Assistant Professor at UTokyo
    東京大学工学系研究科 助教 (小芦研) に着任しました。
  • 2026.01
    Featured in Phys.org
    研究成果が Phys.org で紹介されました。
  • 2025.11
    Published in Nature Physics
    "Fault-tolerant quantum computation with polylogarithmic time and constant space overheads" が Nature Physics から出版されました。
  • 2025.10
    New preprint on decoding of quantum LDPC codes
    "Degeneracy Cutting: A Local and Efficient Post-Processing for Belief Propagation Decoding of Quantum LDPC Codes" を arXiv にアップロードしました。
  • 2025.09
    Best Paper Award at TQC 2025
    "Polylog-time- and constant-space-overhead fault-tolerant quantum computation with quantum low-density parity-check codes" が TQC 2025 Best Paper Award を受賞しました。

Biography

Experience

  • 2026.06 – Present Assistant Professor Graduate School of Engineering, The University of Tokyo
  • 2024.04 – 2026.05 Research Scientist Nanofiber Quantum Technologies (NanoQT), Theory Group
  • 2024.05 – 2026.05 Visiting Researcher The University of Tokyo
  • 2023.04 – 2024.03 JSPS Research Fellow (DC2) Japan Society for the Promotion of Science

Education

  • 2021.04 – 2024.03 Ph.D. in Physics The University of Tokyo
  • 2019.04 – 2021.03 M.S. in Physics The University of Tokyo
  • 2015.04 – 2019.03 B.S. in Physics Yokohama National University

Research

01  FTQC

Fault-tolerant quantum computation

誤り耐性量子計算

ノイズのある量子デバイス上で、任意に長い量子計算を信頼性高く実行するための理論を構築しています。

Building the theory of reliable quantum computation on noisy quantum devices.

Fault-tolerant logical circuit with error-correction gadgets 0 0 0 0 0 0 0 EC EC EC EC EC EC EC EC EC EC EC EC EC EC EC EC EC EC EC EC EC EC EC EC EC EC EC EC EC EC EC EC EC EC EC T H T H T H T H T H T H T H X X X X X X Z Z Z Z Z Z Z
02  QEC

Quantum error-correcting codes

量子誤り訂正符号

高性能な量子誤り訂正符号を設計・解析・復号手法を研究しています。

Designing and analysing high-performance quantum error-correcting codes.

Hypergraph-product construction of a quantum LDPC code
03  Randomness

Quantum randomness

量子ランダムネス

ランダム量子回路やユニタリデザインといった「量子的なランダムネス」の性質と、その量子情報処理への応用を研究しています。

Exploring the structure of quantum randomness and its applications.

Brickwork random quantum circuit 1 2 3 4 5 6 7 8 U1,2 U3,4 U5,6 U7,8 U2,3 U4,5 U6,7 U1,2 U3,4 U5,6 U7,8 U2,3 U4,5 U6,7 U1,2 U3,4 U5,6 U7,8 U2,3 U4,5 U6,7 U1,2 U3,4 U5,6 U7,8

Publications

Preprints

  1. [2]
    Proof of a positive coherent-error threshold for topological quantum codes
    Shiro Tamiya, Masato Koashi
    QECCoherent errorsThreshold theoremTopological codes
  2. [1]
    Degeneracy Cutting: A Local and Efficient Post-Processing for Belief Propagation Decoding of Quantum Low-Density Parity-Check Codes
    Kento Tsubouchi, Hayata Yamasaki, Shiro Tamiya
    QLDPC codesDecoder

Journal Articles

  1. [8]
    Fault-tolerant quantum computation with polylogarithmic time and constant space overheads
    Shiro Tamiya, Masato Koashi, Hayata Yamasaki
    FTQCThreshold theoremQLDPC codesConcatenated codes
  2. [7]
    Concatenate codes, save qubits
    Satoshi Yoshida, Shiro Tamiya, Hayata Yamasaki
  3. [6]
    Scalable Networking of Neutral-Atom Qubits: Nanofiber-Based Approach for Multiprocessor Fault-Tolerant Quantum Computer
    Shinichi Sunami, Shiro Tamiya, Ryotaro Inoue, Hayata Yamasaki, Akihisa Goban
  4. [5]
    Low-depth random Clifford circuits for quantum coding against Pauli noise using a tensor-network decoder
    Andrew S. Darmawan, Yoshifumi Nakata, Shiro Tamiya, Hayata Yamasaki
  5. [4]
    Stochastic gradient line Bayesian optimization for efficient noise-robust optimization of parameterized quantum circuits
    Shiro Tamiya, Hayata Yamasaki
  6. [3]
    Calculating nonadiabatic couplings and Berry's phase by variational quantum eigensolvers
    Shiro Tamiya, Sho Koh, Yuya O. Nakagawa
  7. [2]
    Qulacs: a fast and versatile quantum circuit simulator for research purpose
    Yasunari Suzuki, Yoshiaki Kawase, Yuya Masumura, Yuria Hiraga, Masahiro Nakadai, Jiabao Chen, Ken M Nakanishi, Kosuke Mitarai, Ryosuke Imai, Shiro Tamiya, Takahiro Yamamoto, Tennin Yan, Toru Kawakubo, Yuya O Nakagawa, Yohei Ibe, Youyuan Zhang, Hirotsugu Yamashita, Hikaru Yoshimura, Akihiro Hayashi, Keisuke Fujii
  8. [1]
    Quantum circuits for exact unitary t-designs and applications to higher-order randomized benchmarking
    Yoshifumi Nakata, Da Zhao, Takayuki Okuda, Eiichi Bannai, Yasunari Suzuki, Shiro Tamiya, Kentaro Heya, Zhiguang Yan, Kun Zuo, Shuhei Tamate, Yutaka Tabuchi, Yasunobu Nakamura

Talks

Invited Talks

  1. [3]
    Fault-tolerant quantum computation with polylogarithmic time and constant space overheads
    Quantum Error Correction Theory Workshop for Young Researchers, Nagoya University, Japan, December 17–19, 2025
  2. [2]
    量子 LDPC 符号と量子計算への応用
    エクスパンダーグラフの新しい構成手法の確立とその応用 3, 九州大学, 2024/09/09–11
  3. [1]
    Stochastic Gradient Line Bayesian Optimization: Efficient Noise-Robust Optimization for Parameterized Quantum Circuits
    Quantum Information Processing and Quantum Machine Learning (QIP-QML 2022), IQOQI Vienna, Austrian Academy of Sciences, February 21 – March 11, 2022

Contributed Talks

  1. [9]
    Polylog-time- and constant-space-overhead fault-tolerant quantum computation with quantum low-density parity-check codes
    Shiro Tamiya, Masato Koashi, Hayata Yamasaki
    20th Conference on the Theory of Quantum Computation, Communication and Cryptography (TQC 2025), Bengaluru, India, September 15–19, 2025
  2. [8]
    Polylog-time- and constant-space-overhead fault-tolerant quantum computation with quantum low-density parity-check codes
    Shiro Tamiya, Masato Koashi, Hayata Yamasaki
    7th International Conference on Quantum Error Correction (QEC25), Connecticut, United States, August 11–15, 2025
  3. [7]
    Polylog-time- and constant-space-overhead fault-tolerant quantum computation with quantum low-density parity-check codes
    Shiro Tamiya, Masato Koashi, Hayata Yamasaki
    24th Asian Quantum Information Science Conference (AQIS 2024), Hokkaido University, Japan, August 26–30, 2024
  4. [6]
    Quantum coding with random Clifford circuits
    Shiro Tamiya, Andrew S. Darmawan, Yoshifumi Nakata, Hayata Yamasaki
    QEC Workshop 2023, Yukawa Institute for Theoretical Physics (YITP), Kyoto University, Japan, March 20–31, 2023
  5. [5]
    Stochastic Gradient Line Bayesian Optimization: Reducing Measurement Shots in Optimizing Parameterized Quantum Circuits
    Hayata Yamasaki, Shiro Tamiya
    4th International Workshop on Quantum Resource Estimation (QRE 2022), New York, USA, June 18, 2022
  6. [4]
    Stochastic Gradient Line Bayesian Optimization: Reducing Measurement Shots in Variational Quantum Algorithms
    Shiro Tamiya, Hayata Yamasaki
    APS March Meeting 2022, Chicago, USA, March 14–18, 2022
  7. [3]
    Stochastic Gradient Line Bayesian Optimization: Reducing Measurement Shots in Variational Quantum Algorithms
    Shiro Tamiya, Hayata Yamasaki
    21st Asian Quantum Information Science Conference (AQIS 2021), The University of Tokyo, Japan (Online), September 1–4, 2021
  8. [2]
    Explicit constructions of exact unitary t-designs and applications to higher-order randomized benchmarking
    Yoshifumi Nakata, Da Zhao, Takayuki Okuda, Eiichi Bannai, Yasunari Suzuki, Shiro Tamiya, Kentaro Heya, Zhiguang Yan, Kun Zuo, Shuhei Tamate, Yutaka Tabuchi, Yasunobu Nakamura
    21st Asian Quantum Information Science Conference (AQIS 2021), The University of Tokyo, Japan (Online), September 1–4, 2021
  9. [1]
    Explicit constructions of exact unitary t-designs and applications to higher-order randomized benchmarking
    Yoshifumi Nakata, Da Zhao, Takayuki Okuda, Eiichi Bannai, Yasunari Suzuki, Shiro Tamiya, Kentaro Heya, Zhiguang Yan, Kun Zuo, Shuhei Tamate, Yutaka Tabuchi, Yasunobu Nakamura
    16th Conference on the Theory of Quantum Computation, Communication and Cryptography (TQC 2021), University of Latvia, Riga, Latvia (Online), July 5–8, 2021

Posters

  1. [3]
    Degeneracy Cutting: A Local and Efficient Post-Processing for Belief Propagation Decoding of Quantum Low-Density Parity-Check Codes
    Shiro Tamiya, Hayata Yamasaki, Kento Tsubouchi
    29th Annual Quantum Information Processing Conference 2026 (QIP2026), University of Latvia, Latvia, January 24–30, 2026
  2. [2]
    Calculating nonadiabatic couplings by variational quantum eigensolvers
    Shiro Tamiya, Sho Koh, Yuya O. Nakagawa
    Pacifichem 2021, Online, December 16–21, 2021
  3. [1]
    Variational quantum algorithms for calculating nonadiabatic couplings
    Shiro Tamiya, Sho Koh, Yuya O. Nakagawa
    15th Conference on the Theory of Quantum Computation, Communication and Cryptography (TQC 2020), Online, June 9–12, 2020

Seminars & Lectures

  1. [6]
    Polylog-time- and constant-space-overhead fault-tolerant quantum computation with quantum low-density parity-check codes
    ICEPP seminar, The University of Tokyo, October 9, 2025
  2. [5]
    Polylog-time- and constant-space-overhead fault-tolerant quantum computation with quantum low-density parity-check codes
    QunaSys internal seminar, オンライン, 2024年12月13日
  3. [4]
    Concatenate codes, save qubits
    NTT seminar, NTT Musashino Research and Development Center, November 1, 2024
  4. [3]
    Concatenate codes, save qubits
    第64回 Q-LEAP 量子 AI セミナー, オンライン, 2024年7月16日
  5. [2]
    低オーバーヘッド誤り耐性量子計算
    QIH・MS6・Q-LEAP サマースクール 2024, サンライズ九十九里講師
  6. [1]
    Low-overhead fault-tolerant quantum computation
    第35回量子情報関東 Student Chapter 研究会, 東京大学 本郷キャンパス, 2024年3月29日

Domestic Conferences

  1. [9]
    定数空間・対数多項式時間オーバーヘッド誤り耐性量子計算
    田宮 志郎, 小芦 雅斗, 山崎 隼汰
    日本物理学会 第81回年次大会 (2026年), 16aA108-1, 領域1 量子情報(理論), 東京大学 駒場キャンパス, 2026年9月16日
  2. [8]
    測定誘起相転移の体積則相におけるランダム量子回路の誤り訂正能力
    田宮 志郎, 中田 芳史
    日本物理学会 第78回年次大会, 16aB204, 東北大学, 2023年9月
  3. [7]
    ゼロ磁場ダイヤモンド NV 中心における弱結合核スピン検出・操作手法の研究
    江川 直也, 田宮 志郎, 渡辺 幹成, 小坂 英男
    第18回ナノテク交流シンポジウム, 横浜国立大学, 2023年3月7日
  4. [6]
    Decoupling approach に基づく低深度量子ランダム符号の性能評価
    田宮 志郎, Andrew S. Darmawan, 山崎 隼汰, 中田 芳史
    日本物理学会 第77回年次大会, 15pE11, オンライン, 2022年3月
  5. [5]
    確率的勾配方向ベイズ最適化による変分量子アルゴリズムに必要な測定回数の削減
    田宮 志郎, 山崎 隼汰
    日本物理学会 第76回年次大会, 15aA1-7, オンライン, 2021年3月
  6. [4]
    確率的勾配方向ベイズ最適化に基づく変分量子アルゴリズムの測定回数の削減
    田宮 志郎, 山崎 隼汰
    量子情報春の学校2021, オンライン開催, 2021年3月26日〜28日ポスター
  7. [3]
    NISQ 上での非断熱結合計算
    田宮 志郎, 中川 裕也
    日本物理学会 第75回年次大会, 17pK33-4, オンライン, 2020年3月
  8. [2]
    ダイヤモンド NV 中心による量子情報デバイスの実現に向けたハミルトニアンラーニング
    田宮 志郎, 倉見谷 航洋, 古賀 悠太, 石坂 泰一, 松田 一泰, 小坂 英男
    第66回応用物理学会春季学術講演会, 9p-M111-6, 東京工業大学 大岡山キャンパス, 2019年3月9日
  9. [1]
    機械学習によるダイヤモンド NV 中心ハミルトニアン推定
    田宮 志郎, 倉見谷 航洋, 古賀 悠太, 石坂 泰一, 松田 一泰, 小坂 英男
    第14回ナノテク交流シンポジウム, N24, 横浜市立大学 金沢八景キャンパス, 2019年3月8日

Awards & Fellowship

Contact

Affiliation

Assistant Professor
Graduate School of Engineering,
The University of Tokyo

Office

Engineering Bldg. 9,
2-11-16 Yayoi, Bunkyo-ku,
Tokyo 113-0032, Japan
〒113-0032 東京都文京区弥生2-11-16
東京大学 工学部9号館

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