2014 Fiscal Year Annual Research Report
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26287086
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
西森 秀稔 東京工業大学, 大学院理工学研究科(理学系), 教授 (70172715)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 量子アニーリング / 誤り訂正符号 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
量子アニーリングは組み合わせ最適化問題を量子力学の原理を使って高速に解くことを目指す一般的な手法である。量子アニーリングの理論的な解析は，おもに系が外界から隔絶されしかも厳密に断熱発展するという条件の下で進んできた。しかし，D-Waveマシンに代表される実際の装置においては，温度などの効果による外界との相互作用や有限の計算時間に伴う非断熱発展が生じる。これらの効果の評価とそれによる影響を抑制する方法の開発が非常に重要な意味を持ってくる。平成26年度においては，上記の効果に伴って生じる誤りを訂正するプロトコルである誤り訂正符号について，量子アニーリングを実際に実現したD-Waveマシンのアーキテクチャ上でどういう形式で可能になるか，その性能はどうかなどについて模型を立案し，それについての解析を実行した。D-Waveマシン上で多くの量子ビットが結合されているキメラグラフにおいて，誤り訂正のためのペナルティ量子ビットを用意し，このペナルティ量子ビットと実際の計算の実行にあたる主要な量子ビットの間に強い強磁性的結合を入れることにより，最終的な誤りが低減するという数値計算およびD-Waveマシン上での実際の実験結果が最近報告されている。この結果の背後にある理論的根拠を探るため，第1近似として計算にあたるすべての量子ビットが全結合している平均場模型を導入した。その予備的な解析を開始し，比較的単純な結合の場合には完全な理論的解析が可能であるとの見通しを得た。これに基づき，27年度に向けて実際の計算を開始した。
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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
キメラグラフ上での量子アニーリング誤り訂正符号であるペナルティ量子ビットの導入の意義を解析的に解明するという明確な目標を，具体的な模型を導入することにより設定することが出来た。従来，数値計算や実験でのみ研究されていたこの問題に，解析的な理論の立場から研究を推進する足がかりを作った。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度導入した平均場模型の系統的な解析を進める。特に，純粋な強磁性相互作用を持つ形に加えて，ランダムさを持つホップフィールド模型について具体的な計算を進め，ペナルティ量子ビットが果たす役割を詳細に理解することを目指す。この目標が達成されれば，必ずしも現在の形のペナルティ量子ビットでなくてももう少し効率が良い形での誤り訂正が出来るようになる可能性が出てくる。
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| Causes of Carryover |
数値計算による理論の検証が予定より小規模で済んだので，新たにワークステーションを購入する必要が生じなかった。このため物品費を支出しなかった。また，計算機使用料も支出せずに済んだ。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
27年度は比較的大規模な計算を行う可能性があり，ワークステーションの購入（約50万円）ないし計算機使用料の支出（約20万円）を予定している。
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