Shunta Arai
東京科学大学 情報理工学院 数理・計算科学系
高邉研究室 助教
News & Topics
「量子アニーリング及び関連技術の基礎から社会実装まで」にて「デジタルアナログ量子計算を用いたグローバー適応探索」の発表を行いました。
日本物理学会（広島大学）にて発表を行いました。
論文 "Transfer Learning for Deep-Unfolded Combinatorial Optimization Solver with Quantum Annealer" がプレプリント(arXiv)に公開されました。
プロフィール
基本情報
- 名前: 荒井 俊太 (Shunta Arai)
- 生年: 1994年
- 性別: 男
- 所属: 東京科学大学 情報理工学院 数理・計算科学系 高邉研究室
- 連絡先: arai.s.ba03 [at] m.isct.ac.jp
- 所属学会: 日本物理学会
-
使える言語:
Python C++ C LaTeX HTML Javascript
学歴・職歴
- 2013/3/31宮城県仙台第二高等学校 卒業
- 2013/4/1東北大学 工学部 情報知能システム総合学科 入学
- 2016/4/1物理フラクチュオマティクス論 田中研究室配属
- 2017/3/24東北大学 工学部 情報知能システム総合学科 卒業
- 2017/4/1東北大学 大学院情報科学研究科 応用情報科学専攻 入学 田中・大関研究室所属
- 2018/9/25東北大学 大学院情報科学研究科 応用情報科学専攻 博士課程前期 卒業(早期卒業)
- 2018/10/1東北大学 大学院情報科学研究科 応用情報科学専攻 博士課程後期 入学
- 2019/4/1 - 2020/4/30日本学術振興会 特別研究員(DC1)
- 2020/5/1 - 2022/3/31株式会社 Sigma-i Researcher
- 2021/9/24東北大学 大学院情報科学研究科 応用情報科学専攻 博士課程後期 卒業
- 2021/10/1 - 2022/3/31東北大学 大学院情報科学研究科 応用情報科学専攻 情報基礎科学専攻 大関研究室 特任助教(研究)
- 2022/4/1 - 2024/3/31東京工業大学 国際先駆研究機構 量子コンピューティング研究拠点 助教
- 2024/4/1 - 2024/9/30東京工業大学 情報理工学院 数理・計算科学系 高邉研究室 助教
- 2024/10/1 - 現在東京科学大学 情報理工学院 数理・計算科学系 高邉研究室 助教
受賞
- 2019年3月27日東北大学 総長賞
- 2019年3月27日東北大学 大学院情報科学研究科 研究科長賞
- 2019年6月特に優れた業績による返還免除 for 修士（半額），独立行政法人日本学生支援機構
- 2019年6月特に優れた業績による返還免除 for 博士（全額），独立行政法人日本学生支援機構
研究助成
- 若手研究 研究課題名: "データ駆動型量子インスパイアド最適化アルゴリズムの開発と応用" 期間: 2025/4/1 - 2028/3/31
- 情報理工学院若手研究プロジェクト支援 研究課題名: "深層展開を用いた半古典化量子アニーリング" 期間: 2024/4/1 - 2025/3/31
- 日本学術振興会 特別研究員 DC1 研究課題名: "量子揺らぎを伴うサンプリングを駆使した革新的機械学習アルゴリズムの創出" 期間: 2019/4/1 - 2020/4/30
TA・RA
- 2017/4/1 - 2019/3/31JST-CREST “ビッグデータ時代に向けた革新的アルゴリズム基盤” RA
- 2017/10/1 - 12/31創造工学研修：「機械学習が拓く新時代」（東北大学工学部, 2セメスター）TA
- 2018/10/1 - 2019/3/31ImPact “ImPact コヒーレントイジングマシンの産業利用に向けたスパース性を用いた最適化手法の開発” RA
教育
2026年
2025年
2024年
- 情報理工学フォーラム
アウトリーチ活動
- 2016.11/17仙台二高OBOGゼミナール 講師
- 2017.8/8 - 8/9青森県立八戸高校特別授業（東北大学） TA
- 2017.11/9仙台二高OBOGゼミナール 講師
- 2018.8/8 - 8/9青森県立八戸高校特別授業（東北大学） TA
研究業績
学術論文
Refined Gradient-Based Temperature Optimization for the Replica-Exchange Monte-Carlo Method
Tastuya Miyata, Shunta Arai and Satoshi Takabe
arXiv:2601.13542 (2026)Entropy stein variational gradient descent for multimodal probability distributions
Yuya Kawamura, Shunta Arai and Satoshi Takabe
to be appeared soonQuantum annealing enhanced Markov-Chain Monte Carlo
Shunta Arai and Tadashi Kadowaki
Scientific Reports 15, 21427 (2025)Transfer learning for a deep-unfolded combinatorial optimization solver with quantum annealer
Ryo Hagiwara, Shunta Arai and Satoshi Takabe
Phys. Rev. A 112, 012431 (2025)Deep unfolded local quantum annealing
Shunta Arai and Satoshi Takabe
Phys. Rev. Research 6, 043325 (2024)Effectiveness of quantum annealing for continuous-variable optimization
Shunta Arai, Hiroki Oshiyama and Hidetoshi Nishimori
Phys. Rev. A 108, 042403 (2023)Teacher-student learning for a binary perceptron with quantum fluctuations
Shunta Arai, Masayuki Ohzeki and Kazuyuki Tanaka
Journal of the Physical Society of Japan 90, 074002 (2021)Mean field analysis of reverse annealing for code-division multiple-access multiuser detection
Shunta Arai, Masayuki Ohzeki and Kazuyuki Tanaka
Phys. Rev. Research 3, 033006 (2021)Dynamics of Order Parameters of Non-stoquastic Hamiltonians in the Adaptive Quantum Monte Carlo Method
Shunta Arai, Masayuki Ohzeki and Kazuyuki Tanaka
Phys. Rev. E 99, 032120 (2019)Deep Neural Network Detects Quantum Phase Transition
Shunta Arai, Masayuki Ohzeki and Kazuyuki Tanaka
Journal of the Physical Society of Japan 87, 033001 (2018)著書・翻訳・解説
Mean-field analysis of Sourlas codes with adiabatic reverse annealing
Shunta Arai
Sublinear Computation Paradigm, Springer Nature (2021)
Dynamical analysis of quantum annealing
Anthony Coolen, Theodore Nikoletopoulos, Shunta Arai, and Kazuyuki Tanaka
Sublinear Computation Paradigm, Springer Nature (2021)
International Conferences
Learning-based quantum optimization algorithms for quadratic unconstrained binary optimization problems
Shunta Arai, Ryo Hagiwara and Satoshi Takabe
Deep Unfolded Quantum-Inspired Annealing
Shunta Arai
Continuous-variable Optimization by Quantum Annealing
Shunta Arai, Hiroki Oshiyama and Hidetoshi Nishimori
Benchmark study of continuous function optimization by a quantum annealer
Shunta Arai, Hiroki Oshiyama and Hidetoshi Nishimori
Quantum annealing for continuous function optimization
Shunta Arai, Hiroki Oshiyama and Hidetoshi Nishimori
Adiabatic reverse annealing does not overcome the hard phase in CDMA multiuser detection
Shunta Arai, Masayuki Ohzeki and Kazuyuki Tanaka
Statistical mechanical analysis of reverse annealing for code-division multiple-access multiuser demodulator
Shunta Arai, Masayuki Ohzeki and Kazuyuki Tanaka
Mean-field analysis of quantum error-correcting codes with non-stoquastic Hamiltonian
Shunta Arai, Masayuki Ohzeki and Kazuyuki Tanaka
Dynamics of order parameters of non-stoquastic Hamiltonian in adaptive quantum Monte Carlo method
Shunta Arai, Masayuki Ohzeki and Kazuyuki Tanaka
Adaptive quantum Monte Carlo method for a class of non-stoquastic Hamiltonian by using D-Wave machine
Shunta Arai, Masayuki Ohzeki and Kazuyuki Tanaka
Acceleration of adaptive quantum Monte Carlo Sampling for a class of non-stoquastic Hamiltonian by using D-Wave 2000Q
Shunta Arai, Shuntaro Okada, Masayuki Ohzeki and Kazuyuki Tanaka
Deep Neural Network detects quantum phase transition in D-Wave 2000Q
Shunta Arai, Masayuki Ohzeki and Kazuyuki Tanaka
Detection of quantum phase transition in D-Wave 2000Q by deep neural network
Shunta Arai, Masayuki Ohzeki and Kazuyuki Tanaka
Detection of phase transition in transverse-field Ising model by neural network
Shunta Arai, Masayuki Ohzeki, Shun Kataoka and Kazuyuki Tanaka
国内学会・研究会における発表
ニューラルネットワークによる量子相転移の検出
荒井 俊太, 大関 真之, 田中 和之
機械学習と最適化技術が拓く知的情報処理
荒井 俊太, 岡田俊太郎, 高橋茶子, 大関 真之, 片岡 駿, 田中 和之
外部セミナー
Acceleration of Markov chain Monte Carlo by quantum annealing
Shunta Arai and Tadashi Kadowaki
The Potential of Quantum Annealing for Continuous Function Optimization
Shunta Arai, Hiroki Oshiyama and Hidetoshi Nishimori
ARAによるCDMAマルチユーザ検出の典型性能評価
荒井 俊太
Static and dynamical behavior of quantum annealing and its development
Shunta Arai
Deep Neural Network Detects Quantum Phase Transition
Shunta Arai