Quantum Information Science at ICEPP

ICEPP

Research Topics

Quantum Circuit Optimization

Gate Optimization and Implementation

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概要

量子ビット数やハードウェア接続、コヒーレンス時間等の制約を持つNISQデバイスを有効に活用するためには、量子アルゴリズムを量子回路にコード化するステップは非常に重要である。この“回路最適化”の問題に対して、我々は「AQCEL」と呼ぶ多段最適化プロトコルを開発している。AQCELプロトコルの実装では、繰り返し現れる量子ゲートのパターン認識と、計算基底の同定に基づく量子ゲートの削減という二つのアイディアを実現している。特に、量子デバイスを使うことで多項式の計算量で最適化が可能な点に特徴がある。

研究

これまでの研究から、AQCEL最適化を高エネルギー物理の量子シミュレーションアルゴリズムに適用することで、計算精度を失うことなく回路を顕著に短縮化できることが分かった。NISQに向けたAQCELの拡張として、(より高いエネルギー状態を情報のストレージとして活用する可能性も含め)我々はマイクロ波パルスのゲート実装・合成レベルでの最適化の研究を今後も進めていく。