2016 Fiscal Year Research-status Report
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16K00007
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| Research Institution | Yamagata University |
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Principal Investigator |
中西 正樹 山形大学, 地域教育文化学部, 准教授 (40324967)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 量子計算モデル / 量子オートマトン / 量子コンピュータシミュレータ / FPGA / GPGPU |
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| Outline of Annual Research Achievements |
量子コンピュータの能力の理論的な解析を行う上で，量子計算モデルに非常に近い性質を持つアフィンカウンタオートマトンに着目した．その上で，アフィンカウンタオートマトンが対応する古典決定性モデルよりも能力が高いことを，プロミス付き問題を用いて示した．つまり，アフィンカウンタオートマトンで解くことができるが，決定性カウンタオートマトンでは解くことができないプロミス付き問題が存在することを示した．この成果をもとに，今後，アフィンカウンタオートマトンと量子カウンタオートマトンの関係を調べることで，量子計算モデルの能力を特徴付けることにつながると考えられる．
また，量子コンピュータシミュレータの開発にも取り掛かっている．汎用量子コンピュータシミュレータとしてGPGPUを用いたシミュレータの開発を行っている．このGPGPU量子コンピュータシミュレータの高速化手法として，メモリアクセス回数を低減する手法を提案し，実験によりその有用性を示した．これは量子アルゴリズムが行列の積の形で表されることをもとに，行列演算の線形性を利用し，量子アルゴリズムのスケジューリングを最適化することで実現している．また，用途を限定した量子コンピュータシミュレータとして，正則グラフ上の量子ウォークシミュレーションを行うハードウェア量子ウォークシミュレータを開発した．FPGAを用いることで，与えられたグラフに応じてシミュレータを再構成することができ，これにより，大幅な省面積化に成功した．
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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
当初の予定通り，計算モデルの理論的な解析，および量子コンピュータシミュレータに関する成果を挙げているため．
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| Strategy for Future Research Activity |
当初の予定通り，計算モデルの理論的な解析を進めると同時に，量子コンピュータシミュレータの高速化，およびそれを利用した量子アルゴリズムの開発を行う予定である．
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| Causes of Carryover |
出張の計画が変更になったこと，および，パソコンの購入を遅らせたことが次年度使用額が生じた主な理由である．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
FPGAを用いた量子コンピュータシミュレータ，および，GPGPUを用いた量子コンピュータシミュレータの両面からシミュレータの開発を行っている．これらの進捗に合わせてLSI設計，GPGPUプログラミングのどちらかに特化したコンピュータの購入を予定している．また，成果発表や情報収集のための旅費も合わせて計上する予定である．
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