| 研究課題/領域番号 |
21K14198
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分21050:電気電子材料工学関連
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| 研究機関 | 神戸大学 |
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研究代表者 |
三木 拓司 神戸大学, 科学技術イノベーション研究科, 准教授 (60754629)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 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 |
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2023年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2022年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2021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 | 量子コンピュータ / NISQ / センサー / ノイズ / AD変換器 / 極低温 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
誤り訂正を行わない中規模の量子コンピュータでは、制御回路等が発するノイズによって量子ビットの状態が変化した際に、量子演算精度が著しく劣化するという課題が存在する。本研究では、量子ビット近傍のノイズを内部から高精度にセンシングし、そのノイズ量を基に量子ビットの重ね合わせ状態を推測する手法を検討する。これにより、演算過程において直接観測することができなかった量子ビットの状態を間接的に把握することができる。さらに、得られた量子状態を制御回路にフィードバックすることで演算誤差の補正が可能となる。本手法により、中規模の量子コンピュータにおける量子演算精度の向上が期待できる。
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| 研究成果の概要 |
中規模量子コンピュータにおける量子演算精度の向上を図るため、本研究では、量子ビット近傍ノイズをセンシングし、そのノイズ量を基に演算誤差の補正を行う手法の検討、および、そのシミュレーション環境の構築を行った。量子ビット制御回路から発する熱や電気的ノイズを取得するノイズセンサーの要素回路を試作し、量子ビットと同じ極低温環境において基本動作を実現することを確認した。また、ノイズが加わった際の量子ビットの動作を再現するモデルシミュレータを開発した。これにより、ノイズセンサーで得られたノイズ情報から量子演算誤差をフィードバックするシミュレーション環境を構築するための基盤技術を構築した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本事業により得られた成果を活用することで、量子誤り訂正を行わない中規模の量子ビット数から構成される量子コンピュータの演算精度向上が期待できる。極低温で動作可能なセンサー要素回路の開発は、量子ビット近傍ノイズを取得できる可能性を示した。また、量子ビットの動作モデルシミュレータは、ノイズセンサーで得られたノイズ情報から量子演算誤差を推定し、フィードバック誤差補正を実現するために不可欠な要素技術である。中規模量子コンピュータの演算精度の改善は、量子化学計算や量子機械学習といった特定の量子アルゴリズムを高い精度で実行することができるため、新材料の探索や創薬といった応用への展開が期待される。
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