揺らぎを活用した量子素子回路計算機の確率熱力学による性能評価

• 研究課題/領域番号: 24K00547
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分13010:数理物理および物性基礎関連
• 研究機関: 三重大学
• 研究代表者: 内海 裕洋 三重大学, 工学研究科, 准教授 (10415094)
• 研究分担者: 都倉 康弘 筑波大学, 数理物質系, 教授 (20393788) ; 高橋 和孝 三重大学, 工学研究科, 特任准教授(研究担当) (70415214) ; 谷口 知大 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 研究チーム長 (90635806)
• 研究期間 (年度): 2024-04-01 – 2028-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2024年度)
• 配分額: 18,460千円 (直接経費: 14,200千円、間接経費: 4,260千円); 2027年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2026年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円); 2025年度: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円); 2024年度: 7,540千円 (直接経費: 5,800千円、間接経費: 1,740千円)
• キーワード: メゾスコピック量子輸送 / 非平衡統計力学 / 揺らぎの定理・熱力学的不確定性関係 / 完全計数統計 / 計算機科学

研究開始時の研究の概要

近年、量子揺らぎや熱揺らぎを活用した計算機の概念実証実験が進んでいる。代表者らはブラウン計算機は熱揺らぎを活用することで、初期化コストのみで発熱なく計算できる事などを示してきた。本研究では、完全計数統計理論と非平衡統計力学の最近の成果である熱力学的不確定性を用いて、計算機理論モデルや、実験が進んでいる確率ビットやメモリスタ素子などの情報熱力学的コストと性能を評価する。計算の熱力学の理論を、確率熱力学により刷新し、計算機理論モデルのレベルと量子素子回路のレベルで熱力学的に整合する理論を構築し、揺らぎを活用した低発熱の量子素子回路計算機の学理を確立することが目的である。