On the power of restricted quantum computation models

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K11816
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 60010:Theory of informatics-related
• Research Institution: Yamagata University
• Principal Investigator: Nakanishi Masaki 山形大学, 地域教育文化学部, 教授 (40324967)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 量子計算機 / 量子計算モデル / 量子オートマトン / 量子アルゴリズム / 量子コンピュータシミュレータ / affineオートマトン

Outline of Final Research Achievements

We proposed several quantum computation models, and analyzed them. We also developed a quantum computer simulation environment in order to conduct experimental evaluation of quantum algorithms. As for the analysis of quantum computation models, we proved that certain qunatum models can be more powerful than classical counterparts. We also developed a method that can efficiently simulate the Walsh-Hadamard transform on a hardware simulator. In addition, we developed a fast parallel merge algorithm for GPGPUs.

Free Research Field

量子計算

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

量子状態の扱いは技術的に困難な点が多く，量子計算機が実現した初期の段階では，状態遷移やメモリの扱いに関して様々な制約が付くものと予想されている。このような場合，状況によっては量子計算機の方が古典計算機よりも能力が低くなることが知られている．本研究の意義は，このような制約をアルゴリズム上の工夫で上手に回避し，制約のない量子計算機と同等，あるいはそれ以上に扱えるようにする手法を開発したことにある。別の見方をすれば，制約のある量子計算機がどのような状況で古典計算機より優位になるのかを解明したともいえる。