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2019 年度 研究成果報告書

量子探索アルゴリズムの加法分解スキームとその並列探索問題への応用

研究課題

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研究課題/領域番号 16K05489
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 数理物理・物性基礎
研究機関京都産業大学

研究代表者

外山 政文  京都産業大学, 総合学術研究所, 科研費研究員 (60180189)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2020-03-31
キーワード量子情報 / 量子アルゴリズム / 量子探索
研究成果の概要

以下の成果を得た。(1)グローバーの繰り返し型量子探索アルゴリズムの位相整合方式に基づき、繰り返し探索演算の加法分解形式を導出した。更に、その加法分解形式を用いて探索負荷を実質的に軽減する加法的ユニタリーゲートを構成した。これは本研究課題の主要成果である。本成果は論文としてジャーナルに発表した。
(2)(1)の成果を基に、アンサンブル処理方式という量子探索スキームを構築した。これは、位相変換演算(0回探索)と1回探索演算のランダムな集合からk回探索状態の加法分解形を組み立てるスキームである。その意味で、本方式は並列処理スキームでもある。本成果は、論文としてジャーナルに投稿予定である。

自由記述の分野

数理物理学、量子情報物理

研究成果の学術的意義や社会的意義

量子探索問題は、グローバーの量子探索アルゴリズムがその起源であり、今日まで様々な変形版や改良版が提案され、量子計算・情報分野の中心的問題となってきた。本研究成果は、この量子探索問題に対して、新しい数学的な発想に基づき、探索負荷の軽減を実現するアルゴリズムを構築したという学術的意義を持つ。
量子アルゴリズムは、実用的ゲートモデル量子コンピュータが実現して初めてその真価を発揮する。近年、ゲートモデル量子コンピュータ実用機の開発研究が加速している。このような状況で、ショアの素因数分解アルゴリズムとともに、量子探索アルゴリズムが潜在的に持つ社会的インパクトは大きい。

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公開日: 2021-02-19  

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