論文 - 北川 晃
件数 31 件-
北川 晃，倉田 薫子，長田 拓之
横浜国立大学教育学部紀要. Ⅳ, 自然科学 7 1 - 9 2024年2月
担当区分：筆頭著者 記述言語：日本語 掲載種別：研究論文（大学，研究機関紀要） 単著
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FDTD法を用いた電磁波の細胞構造における散乱解析
北川 晃, 倉田 薫子 ,長田 拓之
横浜国立大学教育学部紀要. Ⅳ, 自然科学 6 1 - 10 2023年2月
担当区分：筆頭著者 記述言語：日本語 掲載種別：研究論文（大学，研究機関紀要） 共著
葉に当たる光の振る舞いについて，数値的な電磁波解析の方法の一つ，有限差分時間領域（FDTD）法を用いて解析を行った．葉内部の細胞構造が密集している場合と空隙がある場合について数値計算を行い，前者にくらべて後者ではより強い反射成分が見られることを見いだした．これは空隙があることで屈折率分布が複雑になり，反射成分が増強されることが原因であると考えられる．これにより，葉の白斑が見えるメカニズムに，従来の葉緑体による説明に加えて，葉内部の空隙による反射が寄与している可能性が示された．
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教育現場における健康観察支援アプリの開発
森 遥菜, 兼田 和明, 北川 晃
横浜国立大学教育学部紀要. I, 教育科学 6 54 - 62 2023年2月
担当区分：最終著者 記述言語：日本語 掲載種別：研究論文（大学，研究機関紀要） 共著
教育現場で用いられているICT端末（Chromebook）を用いて，コロナ禍における健康観察業務を支援するアプリを開発した．Google Workspaceで提供されているサーバ機能，アプリケーションを活用しつつ，Google Apps Script言語を用いて自動化を行っている．また，QRコードを用いることで，操作の大幅な簡素化を実現している．今回用いた方法を応用することで，学校現場における様々な業務負担を軽減するためのアプリの開発に応用することができる．本稿で開発したアプリは，技術教育における「双方向性のあるコンテンツの開発」の内容に資するものである．
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差分法とビーム伝搬法による光導波路解析の妥当性の検討
北川 晃
横浜国立大学教育学部紀要. IV，自然科学 5 1 - 17 2022年2月
担当区分：筆頭著者 記述言語：日本語 掲載種別：研究論文（大学，研究機関紀要） 単著
スラブ型導波路内部の電磁波の伝搬特性について，差分法とビーム伝搬法を用いた数値解析を行った．二つの計算手法について，ビーム伝搬法では全反射型光導波路に特有の性質を仮定しており，フォトニックバンドギャップを導波原理とするブラッグ導波路では不完全な波形が得られる．これは空間周波数の一部の成分が失われていることに相当する．
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機械学習を用いた車型ロボットの自律走行プログラムの開発
チェンダー マネット, 北川 晃, 赤松 直
横浜国立大学教育学部紀要. I, 教育科学 4 67 - 72 2021年2月
記述言語：日本語 掲載種別：研究論文（大学，研究機関紀要） 出版者・発行元：横浜国立大学教育学部 共著
カメラで交通標識を認識しながら自律走行する車型ロボットを開発したので報告する．このロボットは後輪駆動用のモーターと前輪操舵用のサーボモーターをそれぞれ一つずつ備えており，これらを名刺サイズのコンピュータであるRaspberry Pi 4で制御している．このロボットはあらかじめ多くの交通標識画像サンプルを与えることで機械学習をさせており，Raspberry Pi 4に接続されたカメラを通して交通標識を正しく認識するようにプログラムされている．このロボットは適切に交通標識が配置されたコースを正しく自律的に走破することに成功した．この教材は最先端の技術である自動運転技術を，容易に手に入る材料を用いてのデモンストレーションと位置づけることもできる．
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地域子育て支援広場「あそぼーや」申込のための支援システムの開発
北川 晃, 三ツ石 行宏, 玉瀬 友美, 川俣 美砂子
高知大学教育学部研究報告 ( 80 ) 27 - 32 2020年3月
記述言語：日本語 掲載種別：研究論文（大学，研究機関紀要） 共著
高知大学教育学部幼児教育コースを中心に実施されている地域子育て支援広場「あそぼーや」参加申し込み取りまとめの負担軽減を目的としたWindows上で動作するシステムを，Visual Basic 2019を用いて開発した．これはメールベースのシステムであり，サーバに個人情報がためられることもなく，シンプルに動作する．そのため，コンピュータに慣れていないスタッフにも容易に扱え，広範囲な応用が期待できる．本システム構築には高価な設備は必要なく，技術教育の教材のアイディアとしても使えるものである．
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全反射型導波路内部を伝搬する電磁場の量子論的解析
橋口 英典, 北川 晃
高知大学教育学部研究報告 ( 79 ) 135 - 144 2019年3月
記述言語：日本語 掲載種別：研究論文（大学，研究機関紀要） 共著
ステップ型の屈折率分布をもつ光導波路内部を伝搬する電磁場について，擬古典状態であるコヒーレント状態の他，量子論的な状態であるスクィーズド状態，光子数状態の場合の伝搬の様子を調べた．また方向性結合器における様子についても詳細に解析した．
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Development of a Line Following Robot with Human Face Detection System
チェンダー マネット, 北川 晃
高知大学教育学部研究報告 ( 79 ) 119 - 126 2019年3月
記述言語：英語 掲載種別：研究論文（大学，研究機関紀要） 共著
底面にセンサーを装備したライントレースロボットに名刺サイズのコンピュータRaspberry Piとカメラシステムを搭載し，ロボットの動作をカメラからの入力により制御するシステムを構築した．本製作は汎用品のみを用いており，中等教育の教材として活用することができる．
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反射・透過係数の観点からのブラッグ導波路の解析
北川 晃
高知大学教育学部研究報告 ( 79 ) 127 - 134 2019年3月
記述言語：日本語 掲載種別：研究論文（大学，研究機関紀要） 単著
ブラッグ散乱（フォトニックバンドギャップ）を導波原理とする光導波路における電磁場の伝搬特性を調べた．この伝搬特性は，光の波長程度の周期構造であるクラッドの構造に大きな影響を受けることがわかった．またフレネル係数との対応についても調べた．
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Secret key rate of a continuous-variable quantum-key-distribution scheme when the detection process is inaccessible to eavesdroppers
Ryo Namiki, Akira Kitagawa, Takuya Hirano
Physical Review A 98 ( 4 ) 042319 2018年10月 [査読有り]
記述言語：英語 掲載種別：研究論文（学術雑誌） 出版者・発行元：American Physical Society 共著
連続量をパラメータとする量子暗号系において，ガウス型の攻撃の下での秘密鍵生成レートを評価した．ここでは盗聴者が測定計にアクセスできないという条件を仮定している．盗聴者が特に逆調整を行う条件下において，生成レートの改善が重要であることがわかった．
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光導波路内部を伝搬する微弱光の波形解析
北川 晃, 和久井 健太郎
高知大学教育学部研究報告 ( 77 ) 103 - 111 2017年3月
記述言語：日本語 掲載種別：研究論文（大学，研究機関紀要） 共著
屈折率全反射型の光導波路内部を伝搬する電磁場の量子論的な性質について，ビーム伝搬法による数値解析を用いて，量子光学の観点から調べた．また光導波路の断面構造が変化する場合についても扱い，伝搬するモードの変化についても詳細に調べた．
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紙媒体アンケートにおける複数回答形式の設問の効率的な集計方法の開発
北川 晃, 服部 裕一郎, 遠藤 尚, 加納 理成, 柴 英里, 鈴木 恵太, 武久 康高, 幸 篤武, 柳林 信彦
高知大学教育学部研究報告 ( 77 ) 45 - 50 2017年3月
記述言語：日本語 掲載種別：研究論文（大学，研究機関紀要） 共著
紙媒体のアンケートにおいて，10個程度のキーワードから，該当するものを不特定多数，順不同で回答する設問がある．このような設問の集計には一般に多大なる労力がかかるが，本稿では回答者に単純な作業を負担してもらうことで，集計が飛躍的に容易になる手法について検討した．また表計算ソフトウェアを用いて実装する方法にも言及した．本手法は，人間工学に基づいた合理的な方法と位置づけられる．
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Quantum description of electromagnetic fields in waveguides
Akira Kitagawa
arXiv/quant-ph 1510.0683 1 - 13 2015年10月
担当区分：筆頭著者 記述言語：英語 掲載種別：研究論文（大学，研究機関紀要） 単著
光導波路中を伝搬する電磁場の量子論的な表現について調べた．誘電体を構成する原子と電磁場の相互作用ハミルトニアンを与え，屈折率の量子論的な表現を導いた．また境界面における電磁場の等価・反射の過程を，エネルギー保存の観点から再規格化することで，入出力電磁場がユニタリ変換（ビームスプリッター演算子）で結ばれることを示した．
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成績データから見る学校教員養成課程所属学生の分析
加納 理成, 北川 晃, 柴 英里, 武久 康高, 服部 裕一郎, 柳林 信彦, 横山 卓
高知大学教育学部研究報告 ( 75 ) 25 - 42 2015年3月
記述言語：日本語 掲載種別：研究論文（大学，研究機関紀要） 共著
高知大学教育学部における，履修科目の成績と卒業後の就職状況（教員採用状況）の相関について調べた．全体的に，教員採用に至った学生の方が，授業でもよい成績を収めているという順当な傾向が見られた．授業に熱心に取り組む学生の方が，目的意識が高いためであると考えられる．今回行った解析は，高知大学教育学部生の教員採用率をより上げるための一助となるものである．
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入試区分別に見た教育学部生の傾向に関する一考察
柴 英里, 加納 理成, 北川 晃, 武久 康高, 服部 裕一郎, 柳林 信彦, 横山 卓
高知大学教育学部研究報告 ( 75 ) 17 - 23 2015年3月
記述言語：日本語 掲載種別：研究論文（大学，研究機関紀要） 共著
高知大学教育学部における，履修科目の成績と卒業後の就職状況（教員採用状況）の相関について調べた．全体的に，教員採用に至った学生の方が，授業でもよい成績を収めているという順当な傾向が見られた．授業に熱心に取り組む学生の方が，目的意識が高いためであると考えられる．今回行った解析は，高知大学教育学部生の教員採用率をより上げるための一助となるものである．
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教育学部学生の学生生活・就職に関わる意識とその特長 ー学生生活に関するアンケート調査から―
服部 裕一郎，加納 理成，北川 晃，柴 英里，武久 康高，柳林 信彦，横山 卓
高知大学教育実践研究 ( 29 ) 153 - 167 2015年3月
記述言語：日本語 掲載種別：研究論文（学術雑誌） 共著
高知大学教育学部における，学生の意識や生活態度と卒業後の就職状況（教員採用状況）の相関について調べた．その結果，入学時点で教員を志望しているのは6～7割程度に留まることがわかった．また希望校種は，小学校よりも中学校・高等学校の指向が強いように見られる．今回行った解析は，高知大学教育学部生の教員採用率をより上げるための一助となるものである．
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Analytical evaluation of material loss in a Bragg fiber using a perturbative approach
Akira Kitagawa, Jun-ichi Sakai
Journal of the Optical Society of America B 30 ( 7 ) 1966 - 1974 2013年7月 [査読有り]
記述言語：英語 掲載種別：研究論文（学術雑誌） 出版者・発行元：The Optical Society, OSA 共著
ブラッグファイバ内の電磁場表現に損失の効果を摂動的に取り入れ，電磁波の伝搬効率について解析を行った．得られた表現は，数値計算と比較しても精度の高い結果を与えることを確認した．今回の解析は，ブラッグファイバの系統的な理解に必要不可欠なものである．
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High-accuracy representation of propagation properties of hybrid modes in a Bragg fiber based on Bloch theorem in cylindrical coordinates
Akira Kitagawa, Jun-ichi Sakai
Journal of the Optical Society of America B 28 ( 4 ) 613 - 621 2011年4月 [査読有り]
記述言語：英語 掲載種別：研究論文（学術雑誌） 出版者・発行元：The Optical Society, OSA 共著
ブラッグファイバ内のハイブリッドモードについて，高精度解の表現について論じ，伝搬定数を求めた．周期クラッド部分にブロッホの定理を高精度近似の元で適用することで，クラッド部分の解析的表現をコンパクトにまとめることに成功した．今回得られた結果は，これまでに発表されている解析結果ともよい一致を示している．
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Bloch theorem in cylindrical coordinates and its application to a Bragg fiber
Akira Kitagawa, Jun-ichi Sakai
Physical Review A 80 ( 3 ) 033802 2009年9月 [査読有り]
記述言語：英語 掲載種別：研究論文（学術雑誌） 出版者・発行元：American Physical Society 共著
ブロッホの定理を円筒座標系に拡張し，これを用いてブラッグファイバ内のTE01モードについての高精度解を得た．この手法ではクラッド内電磁場がブロッホ波数により特徴付けられている．電磁場の伝搬特性について，屈折率境界面における電磁場の透過と反射の観点からも検討した．
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Unambiguous discrimination among oracle operators
Anthony Chefles, Akira Kitagawa, Masahiro Takeoka, Masahide Sasaki, Jason Twamley
Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical 40 10183 - 10213 2007年8月 [査読有り]
記述言語：英語 掲載種別：研究論文（学術雑誌） 出版者・発行元：IOPscience 共著
量子状態が完全に識別できるための条件について調べ，量子的なオラクル装置について論じた．量子状態をユニタリ変換で操作する従来の方法を拡張し，量子もつれとアンシラ（補助）モードを用いても，状態識別には何ら効果を及ぼさないことを証明した．また任意のユニタリ変換群が量子状態の識別性に有効であるかのテストを提案した．
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Entanglement Evaluation of non-Gaussian States Generated by Photon Subtraction from Squeezed States
Akira Kitagawa, Masahiro Takeoka, Masahide Sasaki, Anthony Chefles
The 8th International Conference of Quantum Communication, Measurement and Computing 509 - 512 2007年3月 [査読有り]
記述言語：英語 掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス） 共著
連続量系における量子もつれの強度と量子もつれ支援符号化通信路におけるフィッシャー情報量の関係性について論じた．量子もつれ対数負度は原理的には計算が可能であるが，量子状態によっては計算が困難である場合がある．その代替として量子もつれ支援符号化通信路におけるフィッシャー情報量を提案し，これらの間に強い相関があることを示した．
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Entanglement quantification with Fisher information
A. Kitagawa, M. Takeoka, M. Sasaki and A. Chefles
arXiv/quant-ph 0612099 1 - 4 2006年12月
担当区分：筆頭著者 記述言語：英語 掲載種別：研究論文（大学，研究機関紀要） 共著
測定誘起型非ガウス量子状態について，量子もつれがフィッシャー情報量と密接に関連していることを示した．量子もつれ対数負度は原理的には計算が可能であるが，量子状態によっては計算が困難である場合がある．その代替として量子もつれ支援符号化通信路におけるフィッシャー情報量を提案し，これらの間に強い相関があることを示した．
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Manipulation and Measurement of Quantum Signals via Non-Gaussian Operation
A. Kitagawa, M. Takeoka, M. Sasaki, A. Chefles and N. Luetkenhaus
Journal of the National Institute of Information and Communications Technology 53 ( 3 ) 87 - 97 2006年12月
担当区分：筆頭著者 記述言語：英語 掲載種別：研究論文（大学，研究機関紀要） 共著
古典情報処理の限界を超えるために，非ガウス型の操作が有効である．測定誘起型非ガウス操作により，量子もつれの増強や量子信号の識別といった量子レベルでの信号処理に不可欠な手法について紹介し，量子情報処理が有効に行えることをまとめて紹介した．
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非ガウス型量子操作による信号制御と測定
北川 晃，武岡 正裕，佐々木 雅英，アンソニー・シェフレス，ノーバート・リュートケンハウス
情報通信研究機構季報 52 ( 3 ) 77 - 86 2006年9月
担当区分：筆頭著者 記述言語：日本語 掲載種別：研究論文（大学，研究機関紀要） 共著
古典情報処理の限界を超えるために，非ガウス型の操作が有効である．測定誘起型非ガウス操作により，量子もつれの増強や量子信号の識別といった量子レベルでの信号処理に不可欠な手法について紹介し，量子情報処理が有効に行えることをまとめて紹介した．
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Entanglement evaluation of non-Gaussian states generated by photon subtraction from squeezed states
Akira Kitagawa, Masahiro Takeoka, Masahide Sasaki, Anthony Chefles
Physical Review A 73 ( 4 ) 042310 2006年4月 [査読有り]
記述言語：英語 掲載種別：研究論文（学術雑誌） 出版者・発行元：American Physical Society 共著
測定誘起型非ガウス操作により，量子もつれが増強されることを定量的に示した．量子もつれを定量的に評価するために，量子もつれ対数負度を用い，今回の対象となる量子状態で効率よく計算できることを示した．合わせて量子テレポーテーション，量子もつれ稠密符号化の性能が改善されることを示した．
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Effective squeezing enhancement via measurement-induced non-Gaussian operation and its application to the dense coding scheme
Akira Kitagawa, Masahiro Takeoka, Kentaro Wakui, Masahide Sasaki
Physical Review A 72 ( 2 ) 022334 2005年8月 [査読有り]
記述言語：英語 掲載種別：研究論文（学術雑誌） 出版者・発行元：American Physical Society 共著
スクィーズド状態に測定誘起型の非ガウス操作を行うことで，シュレディンガーの猫状態が生成されることを見いだした．この操作で用いる光子検出器について，光子数識別ができる場合に加え，広く普及しているオン・オフ型のものを用いた場合についても考察した．この操作により，量子もつれ支援符号化通信路の性能が上がることを示した．
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Quantum state engineering with entangled squeezed states and photon number detector
Akira Kitagawa, Katsuji Yamamoto, Koji Nagata, Masahiro Takeoka, Masahide Sasaki
The International Society for Optical Engineering (SPIE) Photonics Asia 2004 5631 87 - 94 2004年11月 [査読有り]
記述言語：英語 掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス） 共著
測定誘起型非ガウス操作を用いた量子状態操作について論じた．今回対象としている系では，光子検出器が重要な役割を果たしているが，実験的に検証することを念頭に置いて，光子検出器が光子数識別をできる場合に加えてオン・オフ型の場合についても考え，さらに量子効率や暗係数などの不完全パラメータも取り込んだ．
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Analysis for practical realization of number-state manipulation by number-sum Bell measurement with linear optics
Akira Kitagawa, Katsuji Yamamoto
Physical Review A 70 ( 5 ) 052311 2004年11月 [査読有り]
記述言語：英語 掲載種別：研究論文（学術雑誌） 出版者・発行元：American Physical Society 共著
光子数状態の量子テレポーテーションでは，光子数識別器が重要な要素であり，プロトコルの性能を特徴付けている．光子数テレポーテーションに用いる光子数識別器に量子効率，ダークカウントなどの不完全パラメータを取り込んで解析を行い，プロトコルの性能を数値的に評価した．
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Teleportation-based number-state manipulation with number-sum measurement
Akira Kitagawa, Katsuji Yamamoto
Physical Review A 68 ( 4 ) 042324 2003年5月 [査読有り]
記述言語：英語 掲載種別：研究論文（学術雑誌） 出版者・発行元：American Physical Society 共著
光子数状態の量子テレポーテーションでは，光子数の和と位相の差の測定を行うが，この操作は量子状態の光子数の上限を制限する操作に相当する．この性質を応用し，光子数状態の切り取り，反転状態生成などの量子操作を確率的に実施できることを示した．
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Maximal entanglement of squeezed vacuum states via swapping with number-phase measurement
Akira Kitagawa, Katsuji Yamamoto
Physical Review A 66 ( 5 ) 052312 2002年11月 [査読有り]
記述言語：英語 掲載種別：研究論文（学術雑誌） 出版者・発行元：American Physical Society 共著
二組の2モードスクィーズド状態間で量子もつれ交換を行い，光子数に関する最大限の量子もつれ状態を生成する方法を提案した．またこれを用いた光子数状態の量子テレポーテーションの方法を論じた．このプロトコルでは，転送したい量子状態と量子もつれ状態の間で光子数和と位相差の測定を行う．
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Quantum analysis of Rydberg atom cavity detector for dark matter axion search
A. Kitagawa, K. Yamamoto, and S. Matsuki
arXiv:hep-ph 9908445 1 - 35 1999年8月
担当区分：筆頭著者 記述言語：英語 掲載種別：研究論文（大学，研究機関紀要） 共著
ダークマターの有力な候補である未知の素粒子アクシオンは，磁場をかけることで光子に転換される．その存在を確認するために，感度のよい光子検出技術が必要であり共振空洞内にRydberg原子ビームを入射させ，これに微弱光子を吸収させる方法が提案されている．本稿では実験装置の解析を行い，さまざまな特性を評価した．