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公開番号2024121760
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-06
出願番号2023127494
出願日2023-08-04
発明の名称符号化器、計算装置及び符号化方法
出願人株式会社東芝
代理人弁理士法人iX
主分類G06N 10/40 20220101AFI20240830BHJP(計算;計数)
要約【課題】効率を向上できる符号化器、計算装置及び符号化方法を提供する。
【解決手段】実施形態によれば、符号化器は、第1素子部及び制御部を含む。第1素子部は、第1～第9量子ビットを含む。制御部は、第2量子ビット及び第1量子ビットに関する2量子ビットゲート、及び、第4量子ビット及び第3量子ビットに関する2量子ビットゲートの後に、第3量子ビット及び第2量子ビットに関する2量子ビットゲートを実行する。制御部は、第6量子ビット及び第7量子ビットに関する2量子ビットゲート、及び、第8量子ビット及び第9量子ビットに関する2量子ビットゲートの後に、第7量子ビット及び第8量子ビットに関する2量子ビットゲートを実行する。
【選択図】図1

特許請求の範囲【請求項１】
第１素子部と、
制御部と、
を備え、
前記第１素子部は、
第１量子ビットと、
前記第１量子ビットと結合可能な第２量子ビットと、
前記第２量子ビットと結合可能な第３量子ビットと、
前記第３量子ビットと結合可能な第４量子ビットと、
前記第４量子ビットと結合可能な第５量子ビットと、
前記第５量子ビットと結合可能な第６量子ビットと、
前記第６量子ビットと結合可能な第７量子ビットと、
前記第７量子ビットと結合可能な第８量子ビットと、
前記第８量子ビットと結合可能な第９量子ビットと、
を含み、
前記制御部は、第１制御を実行可能であり、
前記第１制御は、
前記第２量子ビット及び前記第１量子ビットに関する２量子ビットゲートの実行と、
前記第３量子ビット及び前記第２量子ビットに関する２量子ビットゲートの実行と、
前記第４量子ビット及び前記第３量子ビットに関する２量子ビットゲートの実行と、
前記第４量子ビット及び前記第５量子ビットに関する２量子ビットゲートの実行と、
前記第６量子ビット及び前記第５量子ビットに関する２量子ビットゲートの実行と、
前記第６量子ビット及び前記第７量子ビットに関する２量子ビットゲートの実行と、
前記第７量子ビット及び前記第８量子ビットに関する２量子ビットゲートの実行と、
前記第８量子ビット及び前記第９量子ビットに関する２量子ビットゲートの実行と、
により、符号距離３の表面符号を符号化することを含み、
前記制御部は、前記第１制御において、前記第２量子ビット及び前記第１量子ビットに関する前記２量子ビットゲート、及び、前記第４量子ビット及び前記第３量子ビットに関する前記２量子ビットゲートの後に、前記第３量子ビット及び前記第２量子ビットに関する前記２量子ビットゲートを実行し、
前記制御部は、前記第１制御において、前記第６量子ビット及び前記第７量子ビットに関する前記２量子ビットゲート、及び、前記第８量子ビット及び前記第９量子ビットに関する前記２量子ビットゲートの後に、前記第７量子ビット及び前記第８量子ビットに関する前記２量子ビットゲートを実行する、符号化器。
続きを表示（約 5,600 文字）【請求項２】
前記第１制御は、第１部分制御と、前記第１部分制御の後の第２部分制御と、を含み、
前記第１部分制御は、
前記第２量子ビット及び前記第１量子ビットに関する前記２量子ビットゲートの前記実行と、
前記第４量子ビット及び前記第３量子ビットに関する前記２量子ビットゲートの前記実行と、
前記第４量子ビット及び前記第５量子ビットに関する前記２量子ビットゲートの前記実行と、
前記第６量子ビット及び前記第５量子ビットに関する前記２量子ビットゲートの前記実行と、
前記第６量子ビット及び前記第７量子ビットに関する前記２量子ビットゲートの前記実行と、
前記第８量子ビット及び前記第９量子ビットに関する前記２量子ビットゲートの前記実行と、
を含み、
前記第２部分制御は、
前記第３量子ビット及び前記第２量子ビットに関する前記２量子ビットゲートの前記実行と、
前記第７量子ビット及び前記第８量子ビットに関する前記２量子ビットゲートの前記実行と、
を含む、請求項１に記載の符号化器。
【請求項３】
前記第１制御は、第１部分制御と、前記第１部分制御の後の第２部分制御と、前記第２部分制御の後の第３部分制御と、を含み、
前記第１部分制御は、
前記第２量子ビット及び前記第１量子ビットに関する前記２量子ビットゲートの前記実行と、
前記第４量子ビット及び前記第３量子ビットに関する前記２量子ビットゲートの前記実行と、
前記第６量子ビット及び前記第７量子ビットに関する前記２量子ビットゲートの前記実行と、
前記第８量子ビット及び前記第９量子ビットに関する前記２量子ビットゲートの前記実行と、
を含み、
前記第２部分制御は、
前記第３量子ビット及び前記第２量子ビットに関する前記２量子ビットゲートの前記実行と、
前記第４量子ビット及び前記第５量子ビットに関する前記２量子ビットゲートの前記実行と、
を含み、
前記第３部分制御は、
前記第６量子ビット及び前記第５量子ビットに関する前記２量子ビットゲートの前記実行と、
前記第７量子ビット及び前記第８量子ビットに関する前記２量子ビットゲートの前記実行と、
を含む、請求項１に記載の符号化器。
【請求項４】
前記第１制御は、第１部分制御と、前記第１部分制御の後の第２部分制御と、前記第２部分制御の後の第３部分制御と、を含み、
前記第１部分制御は、
前記第２量子ビット及び前記第１量子ビットに関する前記２量子ビットゲートの前記実行と、
前記第４量子ビット及び前記第３量子ビットに関する前記２量子ビットゲートの前記実行と、
前記第６量子ビット及び前記第５量子ビットに関する前記２量子ビットゲートの前記実行と、
前記第８量子ビット及び前記第９量子ビットに関する前記２量子ビットゲートの前記実行と、
を含み、
前記第２部分制御は、
前記第４量子ビット及び前記第５量子ビットに関する前記２量子ビットゲートの前記実行と、
前記第６量子ビット及び前記第７量子ビットに関する前記２量子ビットゲートの前記実行と、
を含み、
前記第３部分制御は、
前記第３量子ビット及び前記第２量子ビットに関する前記２量子ビットゲートの前記実行と、
前記第７量子ビット及び前記第８量子ビットに関する前記２量子ビットゲートの前記実行と、
を含む、請求項１に記載の符号化器。
【請求項５】
符号化素子部と、
制御部と、
を備え、
前記符号化素子部は、
符号距離Ｎの第１符号化量子ビットと、
前記第１符号化量子ビットと結合可能な、前記符号距離Ｎの第２符号化量子ビットと、
前記第２符号化量子ビットと結合可能な、前記符号距離Ｎの第３符号化量子ビットと、
前記第３符号化量子ビットと結合可能な、前記符号距離Ｎの第４符号化量子ビットと、
前記第４符号化量子ビットと結合可能な、前記符号距離Ｎの第５符号化量子ビットと、
前記第５符号化量子ビットと結合可能な、前記符号距離Ｎの第６符号化量子ビットと、
前記第６符号化量子ビットと結合可能な、前記符号距離Ｎの第７符号化量子ビットと、
前記第７符号化量子ビットと結合可能な、前記符号距離Ｎの第８符号化量子ビットと、
前記第８符号化量子ビットと結合可能な、前記符号距離Ｎの第９符号化量子ビットと、
を含み、
前記Ｎは、２以上の整数であり、
前記制御部は、第２制御及び第３制御を実行可能であり、
前記第２制御は、
前記第２符号化量子ビット及び前記第１符号化量子ビットに関する符号化２量子ビットゲートの実行と、
前記第３符号化量子ビット及び前記第２符号化量子ビットに関する符号化２量子ビットゲートの実行と、
前記第４符号化量子ビット及び前記第３符号化量子ビットに関する符号化２量子ビットゲートの実行と、
前記第４符号化量子ビット及び前記第５符号化量子ビットに関する符号化２量子ビットゲートの実行と、
前記第６符号化量子ビット及び前記第５符号化量子ビットに関する符号化２量子ビットゲートの実行と、
前記第６符号化量子ビット及び前記第７符号化量子ビットに関する符号化２量子ビットゲートの実行と、
前記第７符号化量子ビット及び前記第８符号化量子ビットに関する符号化２量子ビットゲートの実行と、
前記第８符号化量子ビット及び前記第９符号化量子ビットに関する符号化２量子ビットゲートの実行と、
により、前記符号距離Ｎの符号、及び、符号距離３の表面符号を連接した符号距離３Ｎの符号に符号化することを含み、
前記制御部は、前記第２制御において、前記第２符号化量子ビット及び前記第１符号化量子ビットに関する前記符号化２量子ビットゲート、及び、前記第４符号化量子ビット及び前記第３符号化量子ビットに関する前記符号化２量子ビットゲートの後に、前記第３符号化量子ビット及び前記第２符号化量子ビットに関する前記符号化２量子ビットゲートを実行し、
前記制御部は、前記第２制御において、前記第６符号化量子ビット及び前記第７符号化量子ビットに関する前記符号化２量子ビットゲート、及び、前記第８符号化量子ビット及び前記第９符号化量子ビットに関する前記符号化２量子ビットゲートの後に、前記第７符号化量子ビット及び前記第８符号化量子ビットに関する前記符号化２量子ビットゲートを実行し、
前記制御部は、前記第２制御の後に前記第３制御を実行し、
前記第３制御は、前記第２符号化量子ビット、前記第３符号化量子ビット及び前記第４符号化量子ビットの少なくとも１つ、及び、前記第６符号化量子ビット、前記第７符号化量子ビット及び前記第８符号化量子ビットの少なくとも１つ、に関して誤りの検出を行うことを含み、
前記制御部は、前記誤りが検出されなくなるまで、前記第２制御及び前記第３制御を繰り返す、符号化器。
【請求項６】
符号化素子部と、
制御部と、
を備え、
前記符号化素子部は、
符号距離Ｎの第１符号化量子ビットと、
前記第１符号化量子ビットと結合可能な、前記符号距離Ｎの第２符号化量子ビットと、
前記第２符号化量子ビットと結合可能な、前記符号距離Ｎの第３符号化量子ビットと、
前記第３符号化量子ビットと結合可能な、前記符号距離Ｎの第４符号化量子ビットと、
前記第４符号化量子ビットと結合可能な、前記符号距離Ｎの第５符号化量子ビットと、
前記第５符号化量子ビットと結合可能な、前記符号距離Ｎの第６符号化量子ビットと、
前記第６符号化量子ビットと結合可能な、前記符号距離Ｎの第７符号化量子ビットと、
前記第７符号化量子ビットと結合可能な、前記符号距離Ｎの第８符号化量子ビットと、
前記第８符号化量子ビットと結合可能な、前記符号距離Ｎの第９符号化量子ビットと、
を含み、
前記制御部は、第２制御及び第３制御を実行可能であり、
前記第２制御は、
前記第２符号化量子ビット及び前記第１符号化量子ビットに関する符号化２量子ビットゲートの実行と、
前記第３符号化量子ビット及び前記第２符号化量子ビットに関する符号化２量子ビットゲートの実行と、
前記第４符号化量子ビット及び前記第３符号化量子ビットに関する符号化２量子ビットゲートの実行と、
前記第４符号化量子ビット及び前記第５符号化量子ビットに関する符号化２量子ビットゲートの実行と、
前記第６符号化量子ビット及び前記第５符号化量子ビットに関する符号化２量子ビットゲートの実行と、
前記第６符号化量子ビット及び前記第７符号化量子ビットに関する符号化２量子ビットゲートの実行と、
前記第７符号化量子ビット及び前記第８符号化量子ビットに関する符号化２量子ビットゲートの実行と、
前記第８符号化量子ビット及び前記第９符号化量子ビットに関する符号化２量子ビットゲートの実行と、
により、前記符号距離Ｎの符号、及び、符号距離３の表面符号を連接した符号距離３Ｎの符号に符号化することを含み、
前記制御部は、前記第２制御において、前記第２符号化量子ビット及び前記第１符号化量子ビットに関する前記符号化２量子ビットゲート、及び、前記第４符号化量子ビット及び前記第３符号化量子ビットに関する前記符号化２量子ビットゲートの後に、前記第３符号化量子ビット及び前記第２符号化量子ビットに関する前記符号化２量子ビットゲートを実行し、
前記制御部は、前記第２制御において、前記第６符号化量子ビット及び前記第７符号化量子ビットに関する前記符号化２量子ビットゲート、及び、前記第８符号化量子ビット及び前記第９符号化量子ビットに関する前記符号化２量子ビットゲートの後に、前記第７符号化量子ビット及び前記第８符号化量子ビットに関する前記符号化２量子ビットゲートを実行し、
前記制御部は、前記第２制御の後に前記第３制御を実行し、
前記第３制御は、前記第２符号化量子ビット、前記第５符号化量子ビット及び前記第８符号化量子ビットに関して誤りの検出を行うことを含み、
前記制御部は、前記誤りが検出されなくなるまで、前記第２制御及び前記第３制御を繰り返す、符号化器。
【請求項７】
請求項１～４のいずれか１つに記載の符号化器を備えた、計算装置。
【請求項８】
前記第１～第９量子ビットの状態は、光でトラップされた原子の量子状態に対応する、請求項７に記載の計算装置。
【請求項９】
第１素子部に関して、符号距離３の表面符号を符号化する第１制御を実行し、
前記第１素子部は、
第１量子ビットと、
前記第１量子ビットと結合可能な第２量子ビットと、
前記第２量子ビットと結合可能な第３量子ビットと、
前記第３量子ビットと結合可能な第４量子ビットと、
前記第４量子ビットと結合可能な第５量子ビットと、
前記第５量子ビットと結合可能な第６量子ビットと、
前記第６量子ビットと結合可能な第７量子ビットと、
前記第７量子ビットと結合可能な第８量子ビットと、
前記第８量子ビットと結合可能な第９量子ビットと、
を含み、
前記第１制御の前記実行は、
前記第２量子ビット及び前記第１量子ビットに関する２量子ビットゲートの実行と、
前記第３量子ビット及び前記第２量子ビットに関する２量子ビットゲートの実行と、
前記第４量子ビット及び前記第３量子ビットに関する２量子ビットゲートの実行と、
前記第４量子ビット及び前記第５量子ビットに関する２量子ビットゲートの実行と、
前記第６量子ビット及び前記第５量子ビットに関する２量子ビットゲートの実行と、
前記第６量子ビット及び前記第７量子ビットに関する２量子ビットゲートの実行と、
前記第７量子ビット及び前記第８量子ビットに関する２量子ビットゲートの実行と、
前記第８量子ビット及び前記第９量子ビットに関する２量子ビットゲートの実行と、
を含み、
前記第１制御において、前記第２量子ビット及び前記第１量子ビットに関する前記２量子ビットゲート、及び、前記第４量子ビット及び前記第３量子ビットに関する前記２量子ビットゲートの後に、前記第３量子ビット及び前記第２量子ビットに関する前記２量子ビットゲートを実行し、
前記第１制御において、前記第６量子ビット及び前記第７量子ビットに関する前記２量子ビットゲート、及び、前記第８量子ビット及び前記第９量子ビットに関する前記２量子ビットゲートの後に、前記第７量子ビット及び前記第８量子ビットに関する前記２量子ビットゲートを実行する、符号化方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、符号化器、計算装置及び符号化方法に関する。
続きを表示（約 2,500 文字）【背景技術】
【０００２】
例えば、計算装置などで、量子ビットの符号化が行われる。符号化の効率化が求められる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
A. Fowler et al., Phys. Rev. A86, 032324 (2012).
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の実施形態は、効率を向上できる符号化器、計算装置及び符号化方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の実施形態によれば、符号化器は、第１素子部及び制御部を含む。前記第１素子部は、第１量子ビットと、前記第１量子ビットと結合可能な第２量子ビットと、前記第２量子ビットと結合可能な第３量子ビットと、前記第３量子ビットと結合可能な第４量子ビットと、前記第４量子ビットと結合可能な第５量子ビットと、前記第５量子ビットと結合可能な第６量子ビットと、前記第６量子ビットと結合可能な第７量子ビットと、前記第７量子ビットと結合可能な第８量子ビットと、前記第８量子ビットと結合可能な第９量子ビットと、を含む。前記制御部は、第１制御を実行可能である。前記第１制御は、前記第２量子ビット及び前記第１量子ビットに関する２量子ビットゲートの実行と、前記第３量子ビット及び前記第２量子ビットに関する２量子ビットゲートの実行と、前記第４量子ビット及び前記第３量子ビットに関する２量子ビットゲートの実行と、前記第４量子ビット及び前記第５量子ビットに関する２量子ビットゲートの実行と、前記第６量子ビット及び前記第５量子ビットに関する２量子ビットゲートの実行と、前記第６量子ビット及び前記第７量子ビットに関する２量子ビットゲートの実行と、前記第７量子ビット及び前記第８量子ビットに関する２量子ビットゲートの実行と、前記第８量子ビット及び前記第９量子ビットに関する２量子ビットゲートの実行と、により、符号距離３の表面符号を符号化することを含む。制御部は、前記第１制御において、前記第２量子ビット及び前記第１量子ビットに関する前記２量子ビットゲート、及び、前記第４量子ビット及び前記第３量子ビットに関する前記２量子ビットゲートの後に、前記第３量子ビット及び前記第２量子ビットに関する前記２量子ビットゲートを実行する。前記制御部は、前記第１制御において、前記第６量子ビット及び前記第７量子ビットに関する前記２量子ビットゲート、及び、前記第８量子ビット及び前記第９量子ビットに関する前記２量子ビットゲートの後に、前記第７量子ビット及び前記第８量子ビットに関する前記２量子ビットゲートを実行する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
図１は、第１実施形態に係る符号化器を例示する模式図である。
図２は、第１実施形態に係る符号化器における制御を例示する模式図である。
図３は、第１実施形態に係る符号化器を例示する模式図である。
図４は、第１実施形態に係る符号化器の制御を例示する模式図である。
図５は、第１実施形態に係る符号化器の制御を例示する模式図である。
図６は、第１実施形態に係る符号化器の制御を例示する模式図である。
図７は、第１実施形態に係る符号化器における制御を例示する模式図である。
図８は、第１実施形態に係る符号化器における制御を例示する模式図である。
図９は、第２実施形態に係る符号化器を例示する模式図である。
図１０は、第２実施形態に係る符号化器を例示する模式図である。
図１１は、第２実施形態に係る符号化器における制御を例示するフローチャートである。
図１２は、第２実施形態に係る符号化器における制御の一部を例示する模式図である。
図１３（ａ）及び図１３（ｂ）は、第２実施形態に係る符号化器における制御を例示する模式図である。
図１４は、参考例の符号化器を例示する模式図である。
図１５は、符号化器の特性を例示するグラフである。
図１６は、第３実施形態に係る計算装置を例示する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下に、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚さと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
【０００８】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る符号化器を例示する模式図である。
図２は、第１実施形態に係る符号化器における制御を例示する模式図である。
図１は、符号距離３の表面符号の概念を例示している。
【０００９】
図１に示すように、第１素子部１０Ｅは、第１量子ビットＱａ１、第２量子ビットＱａ２、第３量子ビットＱａ３、第４量子ビットＱａ４、第５量子ビットＱａ５、第６量子ビットＱａ６、第７量子ビットＱａ７、第８量子ビットＱａ８、及び、第９量子ビットＱａ９を含む。
【００１０】
第２量子ビットＱａ２は、第１量子ビットＱａ１と結合可能である。第３量子ビットＱａ３は、第２量子ビットＱａ２と結合可能である。第４量子ビットＱａ４は、第３量子ビットＱａ３と結合可能である。第５量子ビットＱａ５は、第４量子ビットＱａ４と結合可能である。第６量子ビットＱａ６は、第５量子ビットＱａ５と結合可能である。第７量子ビットＱａ７は、第６量子ビットＱａ６と結合可能である。第８量子ビットＱａ８は、第７量子ビットＱａ７と結合可能である。第９量子ビットＱａ９は、第８量子ビットＱａ８と結合可能である。
（【００１１】以降は省略されています）

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