エラー訂正を考慮した効率の良い量子回路設計手法に関する研究

• 研究課題/領域番号: 19700010
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 情報学基礎
• 研究機関: 立命館大学
• 研究代表者: 山下 茂 立命館大学, 情報理工学部, 教授 (30362833)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2010
• 研究課題ステータス: 完了 (2010年度)
• 配分額: 3,230千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 630千円); 2010年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2009年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2008年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2007年度: 500千円 (直接経費: 500千円)
• キーワード: 量子計算 / 量子回路設計 / LNN / エラー / 設計検証 / エラー訂正 / 等価性判定 / 多準位

研究概要

エラーに耐性のある量子回路設計を効率的に設計するために、以下のような手法の考案および評価を行った。(1)耐故障性量子計算におけるエラー訂正回数の削減手法、(2)多準位系を用いた量子回路設計、(3)効率的なLNN回路設計手法、(4)量子回路の効率的な等価性判定手法、(5)大規模な量子回路の効率的な設計手法、(6)量子ウォークの解析手法。

研究成果

• [雑誌論文] An Efficient Framework to Utilize Grover Search (2011)
  • 著者名/発表者名: S.Yamashita, M.Nakanishi
  • 雑誌名: Journal of Nanjing University of Posts and Telecommunications Vol.31, No.2 ページ: 85-94
  • 査読あり
• [雑誌論文] An Efficient Conversion of Quantum Circuits to a Linear Nearest Neighbor Architecture (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.Hirata, M.Nakanishi, S.Yamashita, Y.Nakashima
  • 雑誌名: Quantum Information and Computation vol.11, no.1&2 ページ: 142-166
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis of Semi-Classical Quantum Circuits (2011)
  • 著者名/発表者名: S.Yamashita, S.Minato, D.M.Miller
  • 雑誌名: Journal of Multiple-Valued Logic and Soft Computing Vol.17 ページ: 99-114
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fast equivalence-checking for quantum circuits (2011)
  • 著者名/発表者名: S.Yamashita, I.L.Markov
  • 雑誌名: Quantum Information and Computation Vol.10, No.9&10 ページ: 721-734
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis of Semi-Classical Quantum Circuits (2011)
  • 著者名/発表者名: Shigeru Yamashita
  • 雑誌名: Journal of Multiple-Valued Logic and Soft Computing 巻: (印刷中(掲載確定))
  • 査読あり
• [雑誌論文] An Efficient Framework to Utilize Grower Search (2011)
  • 著者名/発表者名: Shigeru Yamashita
  • 雑誌名: Journal of Nanjing University of Posts and Telecommunications 巻: 31 ページ: 85-94
  • 査読あり
• [雑誌論文] An efficient conversion of quantum circuits to a linear nearest neighbor architecture (2011)
  • 著者名/発表者名: Yuichi Hirata
  • 雑誌名: Quantum Information and Computation 巻: 11 ページ: 142-166
  • 査読あり
• [雑誌論文] 量子探索アルゴリズムとその利用 (2010)
  • 著者名/発表者名: 山下茂
  • 雑誌名: 電子情報通信学会会誌 Vol.93, No.9 ページ: 785-791
  • NAID: 110007701213
• [雑誌論文] 量子計算の並列シミュレーションにおける通信量削減手法 (2010)
  • 著者名/発表者名: 柴田章博, 中田尚, 中西正樹, 山下茂, 中島康彦
  • 雑誌名: 電子情報通信学会論文誌D Vol.J93-D, No.3 ページ: 253-264
  • NAID: 110006944030
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fast equivalence-checking for quantum circuit (2010)
  • 著者名/発表者名: Shigeru Yamashita
  • 雑誌名: Quantum Information and Computation 巻: 10 ページ: 721-734
  • 査読あり
• [雑誌論文] 量子探索アルゴリズムとその利用 (2010)
  • 著者名/発表者名: 山下茂
  • 雑誌名: 電子情報通信学会会誌 巻: 93 ページ: 785-791
  • NAID: 110007701213
• [雑誌論文] 量子計算の並列シミュレーションにおける通信量削減手法 (2010)
  • 著者名/発表者名: 柴田章博
  • 雑誌名: 電子情報通信学会論文誌 vol.J93-D, no.3 ページ: 253-264
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fast Equivalence -checking for Quantum Circuits (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Yamashita
  • 雑誌名: Quantum Information and Computation (未定(採録決定))
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis of quantum circuits for d-level systems by using Cosine-Sine decomposition (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.Nakajima, Y.Kawano, H.Sekigawa, M.Nakanishi, S.Yamashita, Y.Nakashima
  • 雑誌名: Quantum Information and Computation Vol.9, No.5&6 ページ: 423-443
  • 査読あり
• [雑誌論文] Multi-Party Quantum Communication Complexity with Routed Messages (2009)
  • 著者名/発表者名: S.Tani, M.Nakanishi, S.Yamashita
  • 雑誌名: IEICE transactions on Information and Systems Vol.E92-D, No.2 ページ: 191-199
  • NAID: 10026807413
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis of quantum circuits for d-level systems by using Cosine-Sine decompositio (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Makajima、Y. Kawano、H. Sekigaw、M. Nakanishi、S. Yamashita、Y. Nakashima
  • 雑誌名: Quantum Information and Computation Vol.9,No.5&6 ページ: 423-443
  • 査読あり
• [雑誌論文] Multi-Party Quantum Communication Complexity with Routed Messages (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Tani、M. Nakanishi、S. Yamashita
  • 雑誌名: IEICE transactions on Information and Systems Vol.E92-D,No.2 ページ: 191-199
  • NAID: 10026807413
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis of quantum circuits for d-level systems by using Cosine-Sine decomposition (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.Nakajima
  • 雑誌名: Quantum Information and Computation vol.9, no.5&6 ページ: 423-443
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis of quantum circuits for d-level systems by using Cosine-Sine decomposition (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Nakajima
  • 雑誌名: Quantum Information and Computation (採録決定)
  • 査読あり
• [雑誌論文] DDMF : An Efficient Decision Diagram Structure for Design Verification of Quantum Circuits under a Practical Restriction (2008)
  • 著者名/発表者名: S.Yamashita, S.Minato, D.M.Miller
  • 雑誌名: IEICE Trans.Fundamentals Vol.E91-A ページ: 3793-3802
  • NAID: 10026854528
  • 査読あり
• [雑誌論文] DDMF: An Efficient Decision Diagram Structure for Design Verification of Quantum Circuits under a Practical Restriction (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Yamashita、S. Minato、D.M. Miller
  • 雑誌名: IEICE Trans. Fundamentals Vol.E91-A ページ: 3793-3802
  • NAID: 10026854528
  • 査読あり
• [雑誌論文] DDMF : An Efficient Decision Diagram Structure for Design Verification of Quantum Circuits under a Practical Restriction (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Yamashita
  • 雑誌名: IEICE Trans. Fundamentals Vol.E91-A ページ: 3793-3802
  • NAID: 10026854528
  • 査読あり
• [雑誌論文] A quantum secure direct communication protocol for sending a quantumstate and its security analysis (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Murakami
  • 雑誌名: The 2008 Symposium on Cryptography and Information Secrity 2D1-2
• [雑誌論文] 耐故障性量子計算におけるエラー訂正回数の削減手法 (2008)
  • 著者名/発表者名: 本間知教
  • 雑誌名: 電子情報通信学会2008年総合大会講演論文集 DS-1
• [雑誌論文] UNbounded-Error One-Way Classical and Quantum Communication Complexity (2007)
  • 著者名/発表者名: K. Iwama
  • 雑誌名: ICALP 2007 LNCS 4596 ページ: 110-121
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Practical Framework to Utilize Quantum Search (2007)
  • 著者名/発表者名: S. Yamashita
  • 雑誌名: Proc. of the 2007 IEEE Congress on Evolutionary Computation CEC2007(CD-ROM)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Unbounded-error classical and quantum communication complexity (2007)
  • 著者名/発表者名: K. Iwama
  • 雑誌名: ISAAC2007 LNCS 4835 ページ: 100-111
  • 査読あり
• [雑誌論文] 非有界誤り一方向量子および古典通信計算量 (2007)
  • 著者名/発表者名: 岩間一雄
  • 雑誌名: 電子情報通信学会 量子情報技術研究会 QIT ページ: 106-111
• [雑誌論文] An analysis of quantum communication complexity depending on network topologier (2007)
  • 著者名/発表者名: S. Tani
  • 雑誌名: 電子情報通信学会 量子情報技術研究会 QIT ページ: 150-153
• [学会発表] ゲート順序を考慮したLNNアーキテクチャへの変換手法 (2010)
  • 著者名/発表者名: 松尾惇士, 山下茂
  • 学会等名: 第23回量子情報技術研究会
  • 発表場所: 東京大学(東京都)
  • 年月日: 2010-11-15
• [学会発表] ゲート順序を考慮したLNNアーキテクチャへの変換手法 (2010)
  • 著者名/発表者名: 山下茂
  • 学会等名: 第23回量子情報技術研究会
  • 発表場所: 東京大学・小柴ホール(東京都)
  • 年月日: 2010-11-15
• [学会発表] Asymptotics of Quantum Walks on the Line with Phase Parameters (2010)
  • 著者名/発表者名: M.Villagra, M.Nakanishi, S.Yamashita, Y.Nakashima
  • 学会等名: The 10^<th> Asian Conference on Quantum Information Science 2010 (AQIS2010)
  • 発表場所: 東京大学(東京都)
  • 年月日: 2010-08-29
• [学会発表] A SAT Solver Based on Quantum and Classical Random Walk (2010)
  • 著者名/発表者名: D.Yokomine, M.Nakanishi, S.Yamashita, Y.Nakashima
  • 学会等名: The 10^<th> Asian Conference on Quantum Information Science 2010 (AQIS2010)
  • 発表場所: 東京大学(東京都)
  • 年月日: 2010-08-29
• [学会発表] Synthesis of Semi-Classical Quantum Circuits (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Yamashita, S.Minato, D.M.Miller
  • 学会等名: 2nd Workshop on Reversible Computation
  • 発表場所: ブレーメン(ドイツ)
  • 年月日: 2010-07-03
• [学会発表] Synthesis of Semi-Classical Quantum Circuits (2010)
  • 著者名/発表者名: Shigeru Yamashita
  • 学会等名: 2nd Workshop on Reversible Computation
  • 発表場所: House of Science (Bremen, Germany)
  • 年月日: 2010-07-03
• [学会発表] Fast Equivalence-checking for Quantum Circuits (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Yamashita, I.Markov
  • 学会等名: NANOARCH'10
  • 発表場所: アナハイム(アメリカ)
  • 年月日: 2010-06-16
• [学会発表] Fast Equivalence-checking for Quantum Circuits (2010)
  • 著者名/発表者名: Igor Markov
  • 学会等名: NANOARCH'10
  • 発表場所: Anaheim Convention Center (Anaheim, U.S.A.)
  • 年月日: 2010-06-16
• [学会発表] Reconstructing Strings from Substrings with Quantum Queries (2010)
  • 著者名/発表者名: Junichi Teruyama
  • 学会等名: Asian Association for Algorithms and Computation (AAAC2011)
  • 発表場所: NTHU(新竹-台湾)
  • 年月日: 2010-04-17
• [学会発表] Discrete Quantum Walks on the Line with Phase Parameters (2009)
  • 著者名/発表者名: Marcos Villagra, Masaki Nakanishi, Shigeru Yamashita, Yasuhiko Nakashima
  • 学会等名: The International Conference on Quantum Information and Technology
  • 発表場所: NII(東京都)
  • 年月日: 2009-12-03
• [学会発表] Discrete Quantum Walks on the Line with Phase Parameters (2009)
  • 著者名/発表者名: M.Villagra
  • 学会等名: International Conference on Quantum Information and Technology
  • 発表場所: 学術総合センター(東京都)
  • 年月日: 2009-12-03
• [学会発表] Quantum Communication Protocols with Public Coins (2009)
  • 著者名/発表者名: 谷誠一郎, 中西正樹, 山下茂
  • 学会等名: 情報処理学会アルゴリズム研究会
  • 発表場所: 鳥取環境大学(鳥取県)
  • 年月日: 2009-09-15
• [学会発表] An efficient middle-level framework for quantum circuit simulation on multiple simulator platforms (2009)
  • 著者名/発表者名: Antti Vikman, Takashi Nakada, Masaki Nakanishi, Shigeru Yamashita, Yasuhiko Nakashima
  • 学会等名: SWoPP2009
  • 発表場所: フォレスト仙台(宮城県)
  • 年月日: 2009-08-04
• [学会発表] Adaptive Equivalencechecking for Quantum Circuits (2009)
  • 著者名/発表者名: S.Yamashita
  • 学会等名: Reed-Muller Workshop 2009
  • 発表場所: Naha Culture Center (沖縄県)
  • 年月日: 2009-05-24
• [学会発表] Adaptive Equivalence-checking for Quantum Circuits (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Yamashita
  • 学会等名: Reed-Muller Workshop 2009
  • 発表場所: てんぶす那覇
  • 年月日: 2009-05-24
• [学会発表] Adaptive Equivalence-checking for Quantum Circuits (2009)
  • 著者名/発表者名: S.Yamashita
  • 学会等名: Reed-Muller Workshop 2009
  • 発表場所: てんぶす那覇(那覇市)
  • 年月日: 2009-05-24
• [学会発表] An Efficient Method to Convert Arbitrary Quantum Circuits to Ones on a Linear Nearest Neighbor Architecture (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.Hirata, M.Nakanishi, S.Yamashita, Y.Nakashima
  • 学会等名: the Third International Conference on Quantum, Nano and Micro Technologies (ICQNM 2009)
  • 発表場所: Fiesta Americana Condesa Cancun (メキシコ)
  • 年月日: 2009-02-02
• [学会発表] An Efficient Method to Convert Arbitrary Quantum Circuits to Ones on a Linear Nearest Neighbor Architecture (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Hirata
  • 学会等名: The Third International Conference on Quantum, Nano and Micro Technologies
  • 発表場所: Fiesta Americana Condes a Cancun(メキシコ)
  • 年月日: 2009-02-02
• [学会発表] Average/Worst-Case Gap of Quantum Query Complexities (2009)
  • 著者名/発表者名: A.Ambainis, K.Iwama, M.Nakanishi, H.Nishimura, R.Raymond, S.Tani, S.Yamashita
  • 学会等名: The Twelfth Workshop on Quantum Information Processing (QIP2009)
  • 発表場所: SANTA FE, NEW MEXICO (アメリカ)
  • 年月日: 2009-01-14
• [学会発表] Quantum Query Complexity of Boolean Functions with Small On-Sets (2008)
  • 著者名/発表者名: A.Ambainis, K.Iwama, M.Nakanishi, H.Nishimura, R.Raymond, S.Tani, S.Yamashita
  • 学会等名: the 19th International Symposium on Algorithms and Computation (ISAAC 2008)
  • 発表場所: Gold Coast International Hotel (オーストラリア)
  • 年月日: 2008-12-17
• [学会発表] An Efficient Method to Convert Arbitrary Quantum Circuits to Ones on a Linear Nearest Neighbor Architecture (2008)
  • 著者名/発表者名: Y.Hirata, M.Nakanishi, S.Yamashita, Y.Nakashima
  • 学会等名: 第19回量子情報技術研究会
  • 発表場所: 東京大学(東京都)
  • 年月日: 2008-11-20
• [学会発表] Quantum Query Complexity of Boolean Functions with Small On-Sets (2008)
  • 著者名/発表者名: A.Ambainis, K.Iwama, M.Nakanishi, H.Nishimura, R.Raymond, S.Tani, S.Yamashita
  • 学会等名: 第19回量子情報技術研究会
  • 発表場所: 東京大学(東京都)
  • 年月日: 2008-11-20
• [学会発表] 量子計算の並列シ ミュレーションにおける通信量削減手法 (2008)
  • 著者名/発表者名: 柴田章博, 中田尚, 中西正樹, 山下茂, 中島康彦
  • 学会等名: SWoPP2008
  • 発表場所: アバンセ(佐賀県)
  • 年月日: 2008-08-06
• [学会発表] An Efficient Verification of Quantum Circuits under a Practical Restriction (2008)
  • 著者名/発表者名: S.Yamashita, S.Minato, D.M.Miller
  • 学会等名: IEEE 8th International Conference on Computer and Information Technology (CIT 2008)
  • 発表場所: University of Technology, Sydney (オーストラリア)
  • 年月日: 2008-07-08
• [学会発表] An Efficient Verification of Quantum Circuits under a Practical Restriction (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Yamashita
  • 学会等名: IEEE 8th International Conference on Computer and Information Technology
  • 発表場所: University of Technology(オーストラリア)
  • 年月日: 2008-07-08
• [学会発表] Polynomial-Time Construction of Linear Network Coding (2008)
  • 著者名/発表者名: K.Iwama, H.Nishimura, M.Paterson, R.Raymond, S.Yamashita
  • 学会等名: ICALP 2008
  • 発表場所: Reykjavik University (アイスランド)
  • 年月日: 2008-07-07
• [学会発表] Multi-Party Quantum Communication Complexity with Routed Messages (2008)
  • 著者名/発表者名: S.Tani, M.Nakanishi, S.Yamashita
  • 学会等名: 14th Annual International Computing and Combinatorics Conference (COCOON 2008), LNCS 5092 (2008)
  • 発表場所: Mercure Teda Dalian Hotel (中国)
  • 年月日: 2008-06-27
• [学会発表] Equivalence-checking for Reversible Circuits (2008)
  • 著者名/発表者名: S.Yamashita, I.Markov
  • 学会等名: IEEE International Workshop on Logic Synthesis (IWLS 2008)
  • 発表場所: Granlibakken Lodge(アメリカ)
  • 年月日: 2008-06-04
• [学会発表] Equivalence-checking for Reversible Circuits (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Yamashita
  • 学会等名: IEEE International Workshop on Logic Synthesis
  • 発表場所: Granliba kken Lodge(アメリカ)
  • 年月日: 2008-06-04
• [学会発表] 並列量子計算シミュレータにおける通信量削減手法の提案 (2008)
  • 著者名/発表者名: 柴田章博, 中田尚, 中西正樹, 山下茂, 中島康彦
  • 学会等名: 第18回量子情報技術研究会
  • 発表場所: 東京大学(東京都)
  • 年月日: 2008-05-22
• [学会発表] An almost optimal quantum string sealing protocol and its security analysis (2008)
  • 著者名/発表者名: Masaki Nakanishi, Seiichiro Tani, Shigeru Yamashita
  • 学会等名: the First AAAC (Asian Association of Algorithms and Computation) Annual Meeting
  • 発表場所: University of Hong Kong (中国)
  • 年月日: 2008-04-26
• [学会発表] A quantum secure direct communication protocol for sending a quantum state and its security analysis (2008)
  • 著者名/発表者名: Y.Murakami, M.Nakanishi, M.Hagiwara, S.Yamashita, Y.Nakashima
  • 学会等名: The 2008 Symposium on Cryptography and Information Security (SCIS2008)
  • 発表場所: フェニックス・シーガイア・リゾート(宮崎県)
  • 年月日: 2008-01-23
• [学会発表] Unbounded-Error Classical and Quantum Communication Complexity (2007)
  • 著者名/発表者名: K.Iwama, H.Nishimura, R.Raymond, S.Yamashita
  • 学会等名: the Eleventh Workshop on Quantum Information Processing
  • 発表場所: India International Centre (インド)
  • 年月日: 2007-12-21
• [学会発表] Fidelity-Efficient Quantum Network Coding (2007)
  • 著者名/発表者名: K.Iwama, H.Nishimura, M.Paterson, R.Raymond, S.Yamashita
  • 学会等名: the Eleventh Workshop on Quantum Information Processing
  • 発表場所: India International Centre (インド)
  • 年月日: 2007-12-18
• [学会発表] Synthesis of quantum circuits for d-level systems using KAK decomposition (2007)
  • 著者名/発表者名: Y.Nakajima, Y.Kawano, H.Sekigawa, M.Nakanishi, S.Yamashita, Y.Nakashima
  • 学会等名: the Eleventh Workshop on Quantum Information Processing
  • 発表場所: India International Centre (インド)
  • 年月日: 2007-12-18
• [学会発表] Unbounded-error classical and quantum communication complexity (2007)
  • 著者名/発表者名: K.Iwama, H.Nishimura, R.Raymond, S.Yamashita
  • 学会等名: 18th International Symposium on Algorithms and Computation (ISAAC2007)
  • 発表場所: Sendai Excel Hotel Tokyu (宮城県)
  • 年月日: 2007-12-17
• [学会発表] An analysis of quantum communication complexity depending on network topologies (2007)
  • 著者名/発表者名: S.Tani, M.Nakanishi, S.Yamashita
  • 学会等名: 第17回量子情報技術研究会,QIT2007-83,pp.150-153
  • 発表場所: 岡山光量子科学研究所(岡山県)
  • 年月日: 2007-11-22
• [学会発表] A Practical Framework to Utilize Quantum Search (2007)
  • 著者名/発表者名: S.Yamashita, M.Nakanishi
  • 学会等名: the 2007 IEEE Congress on Evolutionary Computation (CEC2007)
  • 発表場所: Swissotel The Stamford (シンガポール)(CD-ROM)
  • 年月日: 2007-09-28
• [学会発表] Unbounded-Error One-Way Classical and Quantum Communication Complexity (2007)
  • 著者名/発表者名: Kazuo Iwama, Harumichi Nishimura, Rudy Raymond, Shigeru Yamashita
  • 学会等名: ICALP 2007
  • 発表場所: University of Wroc.aw (ポーランド)
  • 年月日: 2007-07-09
• [学会発表] 非有界誤り一方向量子および古典通信計算量 (2007)
  • 著者名/発表者名: 岩間一雄, 西村治道, ルディーレイモンド, 山下茂
  • 学会等名: 第16回量子情報技術研究会,QIT2007-26,pp.106-111
  • 発表場所: NTT厚木研究開発センタ(神奈川県)
  • 年月日: 2007-05-18
• [備考] ホームページ等
  • URL: http://www.ngc.is.ritsumei.ac.jp/~ger/