2016 Fiscal Year Annual Research Report
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15H03699
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
大関 真之 東北大学, 情報科学研究科, 准教授 (80447549)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
安田 宗樹 山形大学, 大学院理工学研究科, 准教授 (20532774)
田中 宗 早稲田大学, 高等研究所, 准教授(任期付) (40507836)
中島 千尋 東北大学, 情報科学研究科, 研究員 (40599122)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 量子アニーリング / 統計的機械学習 / 非擬似古典確率的 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
大きく分けて２つの進展があった。基盤研究Bの課題としてあげた「素因数分解と計算量の関係」と「量子アニーリングの非自明な量子揺らぎの利用」について、２つの成果を上げることができた。まず前者については、素因数分解においてエネルギーとエントロピーの構造を解析することにより、自由エネルギー形状が明らかとなり、いわゆるグローバー探索問題のように、ゴルフボールの自由エネルギー形状を保つため、アクシデント的に当たることで計算が行われることが明らかとなった。グローバー探索問題のように、量子性の活用により加速が確認される例であると類推される。また２度の相転移を経る構造を持っている可能性を示唆する結果も得ており、単純な断熱的な量子アニーリングを実行するのではなく、非断熱的な量子アニーリングを実行する価値があることがわかる。
後者の結果については、全く予想もしていない大きな進展であり、いわゆる量子モンテカルロ法でシミュレートできないとされる非擬似古典確率的な系であっても、適応的な横磁場を用いることで量子モンテカルロ法を実行することができることがわかった。限定的な計算手法ではあるものの、このアイデアを拡張することによって新しい研究計画の策定を伴い、D-Wave Systems社の量子アニーリングマシンを利用した研究活動の展開について企図することとなった。量子アニーリングマシンを利用することで、量子モンテカルロ法にかかる計算時間を大幅に縮減する可能性がある。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
素因数分解の計算量と自由エネルギー形状の関係を明らかにしたこと。さらに非擬似古典確率的な系における量子モンテカルロ法を確立することに成功したため、研究課題としてあげていたものを大幅に超えて、量子アニーリングのシミュレーション方法の新手法を確立したため。
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| Strategy for Future Research Activity |
D-Wave Systems社の量子アニーリングマシンを活用して、量子モンテカルロ法の計算部分を置き換えることが可能であり、そのことによる加速が見込める。しかしながら量子アニーリングマシンの内部状態がパラメータの設定通り実行されているとは限らないので、その部分の推定スキームを設計する必要がある。まずは機械学習技術を用いることで、その推定スキームを確立する。
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