再配置可能な中性原子アレイとHGP符号を用いた誤り耐性量子計算機における効率的な論理計算方式の提案

• Item type: SIG Technical Reports(1)
• 公開日: 2025-03-10
• タイトル / 言語: ja
• タイトル: 再配置可能な中性原子アレイとHGP符号を用いた誤り耐性量子計算機における効率的な論理計算方式の提案
• 言語: jpn
• キーワード / 主題Scheme: Other
• キーワード / 主題: ハードウェア・符号
• 資源タイプ / 資源タイプ識別子: http://purl.org/coar/resource_type/c_18gh
• 資源タイプ: technical report
• 著者所属: 東京科学大学情報理工学院数理計算科学系
• 著者所属: NTTコンピュータ&データサイエンス研究所
• 著者所属: NTTコンピュータ&データサイエンス研究所
• 著者名: 長谷川,駿; 鈴木,泰成; 徳永,裕己
• 論文抄録 / 内容記述タイプ: Other
• 論文抄録 / 内容記述: 中性原子を用いた量子計算は拡張性の高さから実現が有望視されているが、中性原子は測定や原子の移動などの操作が遅く、利用可能な原子の数が光学系の技術で制限されるという課題を持つ。これらの課題は、量子回路を多体パウリ測定のみで行うLitinskiによるコンパイル最適化で計算を高速化したり、hypergraph product (HGP)符号を用いて必要な量子ビット数を減らすことで軽減できる。しかし、前者のコンパイル最適化は表面符号の実装を前提とするため、HGP符号を前提とする後者のアプローチと整合性が無い。このため、上記二つのアプローチを組合せ高速かつ省量子ビットな計算を行う計算方式は知られていなかった。本研究では多体パウリ測定を指定した並列度で処理可能な、HGP符号をベースとした中性原子の誤り耐性量子計算の計算方式を提案する。本提案ではまず、所定の論理量子ビット数まで多体パウリXまたはZ測定が可能な中性原子の制御方式を、中性原子の光ピンセットによる移動の制約を考慮し提案する。さらに、Litinskiによるコンパイル方法を拡張し、任意の量子回路を上記で処理可能なゲート列に効率的に翻訳する方式を提案する。提案した方式を従来のHGP符号を用いた提案と比較したところ、今回提案する計算方式は従来のHGP符号とほぼ同量程度の量子ビット数での実装を可能にしながら、計算に必要な原子の移動回数を非クリフォードゲートの比率が小さい回路においておよそ5倍程度削減可能であることを示した。
• 書誌レコードID / 収録物識別子タイプ: NCID
• 書誌レコードID / 収録物識別子: AN10463942
• 書誌情報: 研究報告ハイパフォーマンスコンピューティング（HPC）; 巻 2025-HPC-198, 号 3, p. 1-13, 発行日 2025-03-10
• ISSN / 収録物識別子タイプ: ISSN
• ISSN / 収録物識別子: 2188-8841
• Notice: SIG Technical Reports are nonrefereed and hence may later appear in any journals, conferences, symposia, etc.
• 出版者 / 言語: ja
• 出版者: 情報処理学会