| 研究課題/領域番号 |
19J10978
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 国内 |
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| 審査区分 |
小区分13020:半導体、光物性および原子物理関連
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
御手洗 光祐 大阪大学, 基礎工学研究科, 特別研究員(DC2)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-25 – 2021-03-31
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| 研究課題ステータス |
採択後辞退 (2020年度)
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| 配分額 *注記 |
1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
2020年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2019年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
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| キーワード | 量子アルゴリズム / 核磁気共鳴 / NISQ |
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| 研究開始時の研究の概要 |
近未来の量子コンピュータのためのアルゴリズムとして有望視されている古典-量子ハイブリッドアルゴリズムを探索・実験実証し、量子コンピュータ研究を加速する。実験には核スピン系を高精度で制御できる核磁気共鳴技術を用いる。本研究では、量子コンピュータのためのアルゴリズムの実証だけにはとどまらず、このアルゴリズムを逆応用することにより、核磁気共鳴技術の発展にも寄与できると考える。
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| 研究実績の概要 |
今年度はNISQ (noisy intermediate scale quantum) デバイスに向けた古典-量子ハイブリッドアルゴリズムの理論提案、及びその実験実証を行った。本研究課題は、自身が以前提案した NISQ に向けた機械学習アルゴリズムを実験実証することにその主眼をおいていたが、そのアルゴリズムを発展させ、新たな NISQ 向けアルゴリズムについても提案することもできた。以下成果について記述する。
NISQデバイスの能力は制限されているので、量子ゲートの数を可能な限り減らす必要がある。そこで、以前提案した機械学習アルゴリズムにおいて重要な役割を果たしていた、回路パラメータに関して演算子の期待値の勾配を求める手法を発展させ、より一般に、アダマールテストと呼ばれる一連の量子回路を簡単化する手法を提案した。アダマールテストは様々な分野で使われる手法であり、本成果の応用先は、変分量子状態の計量テンソルの測定や量子ダイナミクスの相関関数の測定など多岐にわたる。本成果はNISQアルゴリズムの実験実証にも役立つ手法である。また、この手法をさらに一般化し、2量子ビットゲートを1量子ビット操作に分解する手法も構成した。
古典-量子ハイブリッドアルゴリズムの実験実証としては、核磁気共鳴 (nuclear magnetic resonance, NMR) を用いて量子カーネルによる機械学習を実装した。初期の構想では、超伝導量子ビット系を用いて実験実証を行う予定であった。しかし、コヒーレンス時間やゲート忠実度等を考慮すると、NMRのほうが適していると考え、固体アダマンタン中のスピンを用いた実験を計画・実行した。1次元の回帰タスクと2次元データの分類タスクといった簡単なものを実行することで、実験実証とした。
他にも、量子化学の応用へ向けたNISQ向けアルゴリズムに関する研究も行った。
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| 現在までの達成度 (段落) |
翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
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