2016 Fiscal Year Research-status Report
マルチユーザ型量子ネットワーク（国際共同研究強化）
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15KK0007
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
林 正人 名古屋大学, 多元数理科学研究科, 教授 (40342836)
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| Project Period (FY) |
2016 – 2018
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| Keywords | 測定型量子計算 / 誤り訂正 / 精度保証 / 有意水準 / トポロジカル表面符号 / fault-tolerant型量子計算 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、本格的な国際共同研究で行う自己精度保証に向けて、fault-tolerant型の量子計算を測定型量子計算の枠組みで実装する場合について研究した。fault-tolerant 型の量子計算の具体例として、トポロジカル誤り耐性量子計算に注目した。特に、測定型量子計算の枠組みで扱うため、2次元もしくは3次元のグラフ状態を資源として利用することを考え、トポロジカル誤り耐性量子計算の代表例であるトポロジカル表面符号を用いた。その結果、測定器の性能を仮定した場合について、これらのトポロジカル誤り耐性のある測定型量子計算において、具体的に所定の有意水準の下で精度保証を求める手法及び公式を与えることに成功した。ここで与えた成果は、測定型量子計算が実装された場合に、その精度を保証するために必要な手順を与えるものとなっており、今後、その応用面からの研究が期待される。
なお、量子計算の検証に置いては、エラーがある場合にエラーを正しく検出する機能detectabilityとエラーが無い場合に正しく計算結果を受け入れるacceptabilityの２つの機能が求めれる。有意水準とは、detectabilityが一定の水準を満たすことを指す。
両者はトレードオフの関係にあり、一定の有意水準を満たす範囲で最適なacceptabilityを求めた。
この成果を含めた量子計算の精度保証の成果についてパリで開催される国際会議「Trustworthy Quantum Information Workshop」での招待講演が決定している。この会議は量子系の検証に関するトップコンファレンスである。量子情報のトップコンファレンスの１つであるAsian Quantum Information Science Conferenceからも招待講演を依頼されている。これらの招待講演の依頼はこの成果の重要性を示すものである。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
上述のように、トポロジカル誤り耐性量子計算を、測定型量子計算の枠組みで実装する場合に、一定の有意水準の下で、計算結果を保証する手法を提案した。この成果は、国際的に高く評価されており、2017年度は、2件の招待講演がある。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後、シンガポール国立大学の Michal Hajdusek 博士と共同で、測定型量子計算の枠組みで、グラフ状態の自己検証を用いて、測定器の性能を仮定すること無しに、量子計算の計算結果の精度保証を行う。
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