| 研究課題/領域番号 |
20J13955
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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13010:数理物理および物性基礎関連
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
中西 健 東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC2)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-24 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (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: 900千円 (直接経費: 900千円)
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| キーワード | 量子コンピュータ / 量子ゲート分解 / 最適化 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究の目的は、NISQデバイスを用いた量子化学計算を実問題へ適用する場合に不可避な重要課題である 「変分量子回路の表現能力の解析」を行うことで、量子古典ハイブリッドアルゴリズムにおける最適な変分量子回路の構成方法を確立することである。変分量子回路の出力量子状態が取りうる状態空間を評価し、変分量子回路のパラメータ最適化後の出力量子状態と求めたい量子状態との乖離を最小限に抑えられるような変分量子回路を提案できる手法の構築を目指す。
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| 研究実績の概要 |
近年は量子コンピュータ実機を用いた計算を誰もが行えるようになった。量子コンピュータ実機上での計算は、用意した量子ビットにいくつかの量子ゲートを作用させることによって計算する。このとき、予め用意されていない量子ゲートを作用させたいときは、予め用意された1量子ビットゲートや2量子ビットゲートの組み合わせで表せるようにその量子ゲートを「分解」する必要がある。
量子コンピュータ実機を用いる場合、一般に2量子ビットゲートを直接かけられる量子ビットのペアは量子ビットのコネクティビティによって制限されている。また、近年様々な物理構成で量子コンピュータが作られており、各物理構成によって、作りやすい2量子ビットゲートは異なり得る。さらに、一般に2量子ビットゲートは1量子ビットゲートに比べてノイズが大きいため、量子ゲートの分解においては、2量子ビットゲートの数がなるべく少なくなるようにしたい。これらを考慮して毎回量子ゲートの最適な分解を手計算で見つけるのは困難である。
本研究は、各量子コンピュータの構成にとって、それぞれに最適な多量子ビットゲートの分解方法を探索することを目的とする。本研究では、2量子ビットゲートを適当に配置して1量子ビット回転ゲートを適切に挿入した変分量子回路を与えたときに、その変分パラメータを調整して目的のユニタリ回路を作る最適化アルゴリズムを考案した。そして、その最適化アルゴリズムをGPU上で実行可能なコードで実装した。さらに、この最適化アルゴリズムを用いて、実際に4量子ビットゲートの一種であるCCCZゲートを例に取り、分解方法を探索した。これによって、複数の条件に対して、それぞれ最適と思われるCCCZゲートの分解方法を発見した。
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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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