2011 Fiscal Year Annual Research Report
量子計算組み合わせ最適化アルゴリズムと量子エンタングルメントの情報数理的総合研究
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21500024
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| Research Institution | Okayama University of Science |
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Principal Investigator |
澤江 隆一 岡山理科大学, 理学部, 教授 (20226062)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
森 義之 岡山理科大学, 理学部, 講師 (00388919)
梶本 ひろし 長崎大学, 教育学部, 教授 (50194741)
竹中 茂夫 岡山理科大学, 理学部, 教授 (80022680)
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| Keywords | 量子計算 / 初期化アルゴリズム / 量子エンタングルメント / 位相的エンタングルメント / グローバーアルゴリズム / Deutsch-Jozsaアルゴリズム / Tofforiゲート / 多キュビット制御 |
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| Research Abstract |
研究目的の課題のひとつである初期化アルゴリズムの最適化については、8キュビットの最適化についての研究を行いその後に続いて9キュビットとその最適化について探求をしていて、高キュビットの初期化に関しては実験精度を考慮した確率論的な初期化アルゴリズムの方向性に関しての基礎的な研究を行った。バルク型の量子コンピュータでのエンタングルメントの研究に関しての研究を継続的に行い、引き続いて4キュビットまでのグローバーアルゴリズムとDeutsch-Jozsaアルゴリズムについてのバルク型の計算効率最適化の研究、密度行列を確立することなどは代表者・分担者が連携して行い、数理的シミュレーションを推し進めて、研究を進行させている。特に、Deutsch-Jqzsaアルゴリズムの拡張、バルク型によるスピードアップに関しての基礎的な研究を行い、量子計算の実証的な論理限界についての結果から、その応用としての基礎的な実験を継続的に行っている。この一連の研究は河村のイギリス・オックスフォード大学留学での研究として続いている。
更に、論理ゲートと代数的な繋がりに関する研究は、組紐的な位相的エンタングルメントとの研究へと発展をしていてその基礎的な研究を継続した。量子エンタングルメントと位相的エンタングルメントの分類上の研究への基礎については低キュビットでもその研究上の難しさがあることが判明し、何らかの研究の方向性を模索した。グローバーのアルゴリズムの実行に必要な、Tofforiゲートの実現の代数的な最適化、つまり量子演算を出来るだけシンプルに実現すること、バルク型の量子情報処理がスピードアップすること、パルスシークエンスも含めて多キュビット制御などに関して、引き続いて研究は継続的に進行中である。共同研究相手先は主に岡山県光量子科学研究所及びProf.Petruccione Francescoが代表をつとめるthe Centre for Quantum Technology(KwaZulu-Natal大学)に関しては、日本・南アフリカの二国間交流事業で、引き続きおいて研究交換を進めた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
理論的な研究課題とそれに応じたNMR量子コンピュータ上での量子アルゴリズムの実行に関して、やや遅れが出ている。この点は、本研究はNMRをベースに使い研究しているが、連携している他の研究機関が光量子を使い研究を行っていることに起因をしている。
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| Strategy for Future Research Activity |
理論的な研究課題に関しては南アのKwaZulu-Natal大学のthe Centre for Quantum Technologyとの連携的な研究を行いながら、光量子の通信にとどまらずNMR量子計算の知見を交換してその内容を深めていく。国内では、共同研究者である長崎大学の梶本教授と表現論的及びグラフ理論的なアプローチからの量子エンタングルメントの研究を進め、連携研究者である徳島大の長町名誉教授とは観測の理論から理論物理的な考察を深めていく。分担者の森講師には引き続いて初期化アルゴリズムの研究を行い、特に確率論的な初期化に関してもその一般的なアルゴリズムを得るには十分なシミュレーションを行う。
それらの理論的な研究を通じて、連携している河村教授の研究室で所有しているNMR量子コンピュータの装置でグローバーアルゴリズムなどの実行を行うことで、本研究の推進を行う。
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