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The Journal of The Institute of Image Information and Television Engineers

Quantum Applications

Kenji Sugisaki, Yuji Mochizuki

Published Jan 1, 2023• 0 citations
Publisher

Abstract

万量子ビットを搭載した量 子プロセッサを開発するというロードマップを発表してい る.量子コンピュータは量子重ね合わせ状態,量子絡み合 い状態,測定による量子状態の射影など,従来のコン ピュータ (以後,古典コンピュータと記す) とは本質的に異 なった計算リソースを活用することで,特定の問題を古典 コンピュータよりも良い計算コストスケーリングで解くこ

DOI
10.3169/itej.77.47

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サイトによらない行列積型ベクトルの再構成法(基研研究会 確率モデルの統計力学,研究会報告)

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サイ トあた りⅣ 状態を取 り得る 1 次元確率過程模型 ( 以後、「 1 次元 Ⅳ 状態確率過程模型」と呼 ぶ) 回 には、厳密な 「 ( サイ トによらない) 行列積型定常状態ベク トル」( ma t r i x -p r o d u c t s t a t i o n a r y s t a t e ; 以下では MPS Sと略す)【 2 】 を持つ ものがある。 このタイプの定常状態 を使 うと、カ レン ト や相関関数を比較的簡単に、しかも厳密に求めることが可能 となる。この時、q直交多項式の理論 が役立つ事 も明 らかにされている [ 3 , 4 , 5 ] 。最近では、MPS Sが非平衡統計力学での 「 自由エネル ギー」 の計算 [ 6 ] にも用 いられた。 行列積型ベク トルそのものは、あちこちに現れる。確率過程模型での最初の発見 [ 7 】 よ りも先 に、( 行列積型基底状態ベク トルとして) 量子スピン模型で発見されてお り、 基底状態での厳密な物 理量の計算を可能 としていた 【 8 】 。 その後に登場 した密度行列 くりこみ群 の方法 ( De n s i t yMa t r i x Re n o r ma l i z a t i o nGr o u p ; DMRG と略される事が多い) [ 9 ] においては、 近似的な行列横型ベク ト ルが重要な役割 を果た している事が明 らかにされている ( DMRG の高次元模型への拡張 [ 1 0 】 にお いては、行列積をテンソル積へ と拡張 したものが用いられる事 もある) 。 話を厳密な MPS Sに戻すと、 1 次元 Ⅳ 状態確率過程模型の厳密な MPS Sをシステマティック に求める方法は明 らかでなか った。 これ故 に、厳密な MPS Sは ごく少数知 られているに過 ぎな い。システマティックに求める上での、数値的なヒン トを得る方法は P e s c h e lとⅠ く a u l k eらによっ て与え られていた t l l い 彼等は DMRG における密度行列のスペク トラムを観察することが厳密な MPS Sを数値的に発見するのに重要だとだけ主張 していた。我々は彼等の主張について考え、ま ず数値的な厳密解 を構成する方法を作 った。そ して数式処理の助けも借 りると厳密解を求めるこ ともできることに気付き、さらに方法を少 し見通 しよ くできることが分か った。本稿で述べるの は、その厳密解 を求める方法である。 本研究の目的は MPS Sをシステマティックに求める方法を明らかにすることである。現在 まで

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量子ビットのコヒーレンスの時間変化などに代表される、エラーの時間的揺らぎはエラー 低減(Error mitigation)の実装において深刻な課題である。本発表においては、エラーの時間 揺らぎを定量的に評価する統計量について紹介する。IBM Quantum を用いた実験により得 られた大規模時系列データ測定を統計量を用いて解析することで、現存の超伝導量子コン ピューターにおいてみられたエラーの時間揺らぎの特徴について発表する。さらに今回開 発された統計量を用いて、エラーの時間揺らぎが存在する時刻の異常なデータを除去する ことにより量子計算のエラー低減ができる可能性が示された。ポストセレクションに基づ いた新たなエラー低減の手法について紹介する。さらに時間分解スペクトロスコピーによ り、エラー揺らぎの物理的な背景も探究する。

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RuleSet Generation Framework for Application Layer Integration in Quantum Internet

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Layered architectures for the Quantum Internet have been proposed, inspired by that of the classical Internet, which has demonstrated high maintainability even in large-scale systems. While lower layers in the Quantum Internet, such as entanglement generation and distribution, have been extensively studied, the application layer - responsible for translating user requests into executable quantum-network operations - remains largely unexplored. A significant challenge is translating application-level requests into the concrete instructions executable at lower layers. In this work, we introduce a RuleSet-based framework that explicitly incorporates the application layer into the layered architecture of the Quantum Internet. Our framework builds on a RuleSet-based protocol, clarifying communication procedures, organizing application request information, and introducing new Rules for application execution by embedding application specifications into RuleSets. To evaluate feasibility, we constructed state machines from the generated RuleSets. This approach enables a transparent integration from the application layer down to the physical layer, thereby lowering barriers to deploying new applications on the Quantum Internet.

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万量子ビットを搭載した量 子プロセッサを開発するというロードマップを発表してい る.量子コンピュータは量子重ね合わせ状態,量子絡み合 い状態,測定による量子状態の射影など,従来のコン ピュータ (以後,古典コンピュータと記す) とは本質的に異 なった計算リソースを活用することで,特定の問題を古典 コンピュータよりも良い計算コストスケーリングで解くこ
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