| 研究課題/領域番号 |
20K22347
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| 研究種目 |
研究活動スタート支援
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
0203:素粒子、原子核、宇宙物理学およびその関連分野
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
飯山 悠太郎 東京大学, 素粒子物理国際研究センター, 助教 (10878177)
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| 研究期間 (年度) |
2020-09-11 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2021年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | 量子コンピューティング / 量子シミュレーション / 高エネルギー物理 / 粒子散乱 / 量子コンピュータ / 素粒子物理 / 場の量子論 / 高エネルギー物理学 / イベントジェネレータ / 実験素粒子物理 / 素粒子物理シミュレーション / 素粒子物理学シミュレーション |
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| 研究開始時の研究の概要 |
素粒子物理学の実験では、物理法則に基づいて様々な粒子の振る舞いを計算するプログラム（イベントジェネレータ）が重要な役割を果たす。しかし、今後の実験手法や実験で扱うエネルギーの高度化によって、これまでのイベントジェネレータでは必要な計算量が爆発的に増加し、計算資源が不足することが予想される。一方、量子コンピューティング技術が近年目覚ましい発展を遂げており、本格的な実用に耐えうる量子計算機も現実性を帯びてきた。本研究では、量子計算機が莫大な数の並列計算を行える、出力が確率的であるなどの特性に着目し、これをイベントジェネレータに用いることで、計算量爆発の課題を克服する道筋を立てることを目指す。
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| 研究成果の概要 |
本研究は、量子コンピュータを素粒子物理実験におけるイベントジェネレータ（衝突型加速器などで起こる高エネルギー粒子散乱現象のシミュレーション）として応用する方法を見出すことを目的とした。研究過程で粒子散乱現象全体のシミュレーションを量子コンピュータで行う必要があると判明し、それを可能にする量子場の理論の表現法について、既存研究を発展させた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
古典計算機を用いた現行の素粒子散乱イベントジェネレータでは、シミュレーションの精度を上げたりシミュレートすべき終状態を複雑にしたりすると計算時間が爆発的に増加してしまうことがわかっており、高輝度大型ハドロン衝突型加速器（HL-LHC）、国際リニアコライダー（ILC）、欧州の次世代円形加速器（FCC）など将来計画されている加速器実験に対して実用が困難になると考えられる。量子コンピュータを使ったイベントジェネレータは重要なブレイクスルーとなり得ると考えられ、本研究はその実現への道筋を示した。
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