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2023 年度 研究成果報告書

確率的な制御誤差が量子アニーリングの性能に与える影響の評価

研究課題

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研究課題/領域番号 21K13848
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分13010:数理物理および物性基礎関連
研究機関東北大学

研究代表者

奥山 真佳  東北大学, 情報科学研究科, 助教 (60844321)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
キーワード量子アニーリング / 断熱定理 / 確率微分方程式 / 動的量子相転移 / スピングラス / 西森線
研究成果の概要

本研究ではハミルトニアンに確率的に生じる制御誤差をシュレディンガー方程式における確率ノイズとして定式化することにより、確率微分方程式の解析を 通じて、確率的な制御誤差が量子アニーリングの効率にどのような影響を及ぼすかを解明することを目指した。
(i)確率的な制御誤差が存在するシュレディンガー方程式において、目的の状態を得るために必要な測定回数と制御誤差の強さの間に成立する閾値定理を示した。
(ii)確率的なノイズが存在する2準位系のシュレディンガー方程式の時間発展の厳密解をレプリカ法により求めた。

自由記述の分野

統計物理

研究成果の学術的意義や社会的意義

量子アニーリングは孤立量子系の時間発展を計算に利用する。孤立量子系の時間発展は理想的にはシュレディンガー方程式によって記述されるが、現実の実験系では外界の影響を完全に排除することは難しい。外界が孤立量子系に与える影響として、これまでの先行研究では熱浴との相互作用や決定論的に生じるハミルトニアンの制御誤差のみが議論されてきた。しかし、ハミルトニアンには確率的に生じる誤差も存在する。そこで、本研究では確率的に生じる制御誤差をシュレディンガー方程式における確率ノイズとして定式化し、確率微分方程式の解析を通じて、確率的な制御誤差が量子アニーリングの効率にどのような影響を及ぼすかを明らかにした。

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公開日: 2025-01-30  

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