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2022 年度 実績報告書

光量子コンピュータを用いた連続量量子アルゴリズムの実証

研究課題

研究課題/領域番号 20H01833
研究機関東京大学

研究代表者

武田 俊太郎  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (80737304)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
キーワード量子光学 / 量子情報 / 量子コンピュータ / 連続量量子情報処理 / 量子アルゴリズム
研究実績の概要

研究代表者はこれまで、次世代の超高速コンピュータとして、汎用・大規模光量子コンピュータを実現する独創的な手法を考案・開発してきた。本研究では、研究代表者の光量子コンピュータ固有の強みを活かし、実際に光量子コンピュータで意味のある問題を解くことを目指す。これは、将来的に光量子コンピュータを実社会応用していくための第一歩となる。

2021年度の時点で、本研究に必要な光回路系および制御電気回路系は全て完成させていた。また、そのシステムを用いて、連続関数f(x)を最小化する実数値xを求めるような量子アルゴリズムを光量子コンピュータで実装し、実際に解を求めるデモンストレーションに成功していた。今年度はその実験結果の解析をさらに進めるとともに、理論シミュレーションを行い、それらの一致を確認した。これにより、量子アルゴリズムが正しく実装・動作できていることが証明された。その上で、実験結果を論文にまとめて投稿した(審査中)。また、その成果を国際学会にて発表した。

今回のデモ実験においては、実験パラメータを都合の良い値に設定していた。一方で、この量子アルゴリズムで解を求めるまでに要する時間が実験パラメータ(たとえば実験で用いるスクイーズド光のスクイージングパラメータなど)にどのように依存するかは自明ではない。そこで、スクイージングパラメータなどを変化させながらより詳しい数値シミュレーションを行い、解を求めるまでの振る舞いを調べることによって、より量子アルゴリズムの理解を深めることができた。

現在までの達成度 (段落)

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2023 2022

すべて 学会発表 (11件) (うち国際学会 3件、 招待講演 9件)

  • [学会発表] 光量子コンピュータの現状と展望2023

    • 著者名/発表者名
      武田俊太郎
    • 学会等名
      化学・材料インキュベーション研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] ループ型光量子コンピュータとその応用2023

    • 著者名/発表者名
      武田俊太郎
    • 学会等名
      東北大学電気通信研究所共同プロジェクト研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] 光量子コンピュータの現状と展望2023

    • 著者名/発表者名
      武田俊太郎
    • 学会等名
      第3回スマート光・物質研究センターオンラインシンポジウム
    • 招待講演
  • [学会発表] Programmable Photonic Quantum Computing in the Time Domain2022

    • 著者名/発表者名
      Shuntaro Takeda
    • 学会等名
      bigQ Symposium on Quantum Information Science 2022
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Programmable continuous-variable photonic quantum computing in the time domain2022

    • 著者名/発表者名
      Shuntaro Takeda
    • 学会等名
      Quantum Innovation 2022
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Quantum Approximate Optimization for Continuous Problems on a Programmable Photonic Quantum Computer2022

    • 著者名/発表者名
      Yutaro Enomoto, Keitaro Anai, Kenta Udagawa, Shuntaro Takeda
    • 学会等名
      Frontiers in Optics
    • 国際学会
  • [学会発表] 連続量量子近似最適化アルゴリズムの光回路パラメータ依存性のシミュレーション2022

    • 著者名/発表者名
      穴井啓太郎,榎本雄太郎,武田俊太郎
    • 学会等名
      日本物理学会 2022年秋季大会
  • [学会発表] 光量子コンピュータの未来2022

    • 著者名/発表者名
      武田俊太郎
    • 学会等名
      2022年国際光デー記念シンポジウム
    • 招待講演
  • [学会発表] 量子コンピュータ~開発者が明かすしくみと可能性~2022

    • 著者名/発表者名
      武田俊太郎
    • 学会等名
      市民公開講座 第132回分子科学フォーラム
    • 招待講演
  • [学会発表] ループ型光量子コンピュータとその応用2022

    • 著者名/発表者名
      武田俊太郎
    • 学会等名
      第36回光通信システムシンポジウム
    • 招待講演
  • [学会発表] 光量子コンピュータの現状と展望2022

    • 著者名/発表者名
      武田俊太郎
    • 学会等名
      第360回科学技術展望懇談会
    • 招待講演

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公開日: 2023-12-25  

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