| 研究課題/領域番号 |
19K11816
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| 研究機関 | 山形大学 |
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研究代表者 |
中西 正樹 山形大学, 地域教育文化学部, 教授 (40324967)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 量子コンピュータ / 量子アルゴリズム / 量子オートマトン / 量子コンピュータシミュレータ |
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| 研究実績の概要 |
量子計算機は従来の計算機（古典計算機）とは異なり，量子力学に基づく動作をする。したがって，量子アルゴリズムは従来のアルゴリズムとは根本から異なるものであり，それゆえ従来のアルゴリズムでは成し得ない高速化を達成できる。その一方で，量子計算機の実現には技術的に困難な点も多く，量子計算機が実現した初期の段階では，状態遷移やメモリの扱いに関して様々な制約が付くものと予想されている。本研究では，このような制約の下で，量子計算機がどの程度の能力が発揮するのかを，理論・実験の両面から解析することが目標である。
本年度はこの実験に必要な量子計算機シミュレータの開発を進めた。量子計算機のシミュレーションには膨大な計算時間がかかるため，効率的なシミュレーション手法の開発が必要である。量子コンピュータシミュレーションに際して頻繁に行われる演算にウォルシュ-アダマール変換がある。ウォルシュ-アダマール変換は様々な量子アルゴリズムのコアとして使用されるため，この演算を高速化できれば，量子アルゴリズムシミュレーションの高速化を図れる。
本研究では，ハードウェア量子コンピュータシミュレータ向けに，ウォルシュ-アダマール変換を小さな変換に分割し，パイプライン方式で演算を処理することで高速化する手法を考案した。提案手法では，データフローの適切な調整とアドレス計算の工夫により，パイプラインがストールすることなく演算を行える。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
量子コンピュータの能力の理論的解析，および，シミュレータによる解析の両アプローチについて，それぞれ成果を上げている。
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| 今後の研究の推進方策 |
量子コンピュータシミュレータの改良，およびそれを用いた具体的な量子アルゴリズムの解析，さらには量子オートマトンの理論的解析について研究を進める予定である。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
コロナ禍のため，予定していた国内・海外出張がオンライン開催になる等，使用予定に変更が生じた。繰り越した予算は，シミュレータ開発のための機材購入等に使用する予定である。
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