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メモリアクセスに制約のある量子計算機の能力の解析

研究課題

研究課題/領域番号 16K00007
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 情報学基礎理論
研究機関山形大学

研究代表者

中西 正樹  山形大学, 地域教育文化学部, 教授 (40324967)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 中途終了 (2019年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2019年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2018年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2017年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2016年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
キーワード量子計算機 / 量子オートマトン / 量子計算機シミュレータ / 量子アルゴリズム / 量子コンピュータ / 量子コンピュータシミュレータ / affineオートマトン / カウンタオートマトン / 量子計算モデル / FPGA / GPGPU / 情報基礎 / アルゴリズム
研究成果の概要

メモリアクセスに制約のある量子計算機の能力の理論的な解析を行った.具体的には,特定の量子オートマトンを取り上げ,ある言語について,量子オートマトンで認識できるが,対応する古典オートマトンでは認識できないことを示した.これにより,量子オートマトンでは計算できるが古典オートマトンでは計算できない関数が存在することが言え,量子計算機の優位性が示す成果を得た.
また,量子計算機の高速シミュレータの開発に関しても複数の成果を得た.

研究成果の学術的意義や社会的意義

量子計算機は従来の計算機と比べて高速に問題を解くことができるため,大きな注目を集めている.量子計算機は量子状態を利用するため,その実装には高度な技術が必要となる.そのため,将来,実用規模の量子計算機が実現される初期の段階では,その動作に様々な制約が課されることが予想され,特に量子メモリについては様々な制約の下でのみアクセスが可能になると考えられる.本研究成果は,そのような実現初期段階の量子計算機を効率的に使うための指針となりうる.

報告書

(4件)
  • 2019 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 4件、 オープンアクセス 2件、 査読あり 4件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 1件)

  • [国際共同研究] National University of Asuncion(パラグアイ)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Latvia(ラトビア)

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [国際共同研究] National University of Asuncion(パラグアイ)

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [国際共同研究] University of Latvia(Latvia)

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Computational Complexity of Space-Bounded Real Numbers2018

    • 著者名/発表者名
      Masaki Nakanishi and Marcos Villagra
    • 雑誌名

      arXiv

      巻: arXiv:1805.02572 ページ: 1-16

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Quantum pushdown automata with garbage tape2018

    • 著者名/発表者名
      Masaki Nakanishi
    • 雑誌名

      International Journal of Foundations of Computer Science

      巻: 印刷中

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Exact affine counter automata2017

    • 著者名/発表者名
      Masaki Nakanishi, Kamil Khadiev, Krisjanis Prusis, Jevgenijs Vihrovs, and Abuzer Yakaryilmaz
    • 雑誌名

      Proc. of the 15th International Conference on Automata and Formal Languages

      巻: EPTCS 252 ページ: 205-218

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Affine counter automata2017

    • 著者名/発表者名
      Masaki Nakanishi, Abuzer Yakaryilmaz
    • 雑誌名

      arXiv

      巻: arXiv:1703.04281 ページ: 1-15

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Quantum Query Complexity of Almost All Functions with Fixed On-Set2016

    • 著者名/発表者名
      A. Ambainis, K. Iwama, M. Nakanishi, H. Nishimura, R. Raymond, S. Tani, S. Yamashita
    • 雑誌名

      Computational Complexity

      巻: 25 号: 4 ページ: 723-735

    • DOI

      10.1007/s00037-016-0139-6

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Cache-aware quantum circuit simulation on a GPGPU2016

    • 著者名/発表者名
      M. Nakanishi, N. Morioka, and K. Shoji
    • 雑誌名

      Proc. of the 16th Asian Quantum Information Science Conference (AQIS2016)

      巻: n/a ページ: 11-12

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] A hardware architecture for simulating the HHL algorithm2019

    • 著者名/発表者名
      Kimika Beppu, Kanae Nakabayashi, and Masaki Nakanishi
    • 学会等名
      22nd Annual Conference on Quantum Information Processing
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] FPGAを用いた正則グラフ上の量子ウォークのシミュレーション2016

    • 著者名/発表者名
      中鉢大喜, 中西正樹
    • 学会等名
      第35回量子情報技術研究会
    • 発表場所
      高エネルギー加速器研究機構
    • 年月日
      2016-11-24
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2021-02-19  

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