発明の詳細な説明【技術分野】 【０００１】 本発明は、量子計算プログラム、量子計算方法、および情報処理装置に関する。 続きを表示（約 2,800 文字）【背景技術】 【０００２】 量子コンピュータを用いた計算では、量子ビットに対するゲート操作を行うことで、量子回路に従った量子計算が実行される。量子ビットは、計算に使用する情報の最小単位であり、古典コンピュータのビット（古典ビット）に相当する。ただし、量子ビットは、古典ビットと異なり、「０」と「１」との重ね合わせ状態も取り得る。 【０００３】 量子ビットの情報は、環境との相互作用やゲート操作の誤差などにより、壊れてしまう（エラーが発生する）ことがある。エラーへの対処としては、量子エラー訂正と量子エラー緩和とがある。 【０００４】 量子エラー訂正は、量子ビットを複数組み合わせて符号化（冗長化）することで、エラーの発生の検知および訂正する処理である。以下、符号化されていない量子ビットを物理量子ビット、符号化された量子ビットの集合を論理量子ビットと呼ぶ。量子エラー緩和は、エラーを含んだまま計算を進め、量子回路の変形や測定結果の外挿などによりエラーの影響を緩和する処理である。 【０００５】 論理量子ビットに対して量子エラー訂正を行いながら量子計算を行う量子コンピュータは、誤り耐性付き量子コンピュータ（ＦＴＱＣ：Fault Tolerant Quantum Computer）と呼ばれる。ＦＴＱＣでは、所定の基本ゲートを組み合わせることであらゆる量子計算が実行できる。所定の基本ゲートとは、Ｈゲート、ＣＮＯＴゲート、Ｓゲート、およびＴゲートである。Ｈゲート、ＣＮＯＴゲート、ＳゲートはＣｌｉｆｆｏｒｄ演算を行う量子ゲートであり、Ｔゲートはｎｏｎ－Ｃｌｉｆｆｏｒｄ演算を行う量子ゲートである。これらの基本ゲートの組は、Ｃｌｉｆｆｏｒｄ＋Ｔと呼ばれる。 【０００６】 ＦＴＱＣに関しては、様々な技術が提案されている。例えば量子Ｃｌｉｆｆｏｒｄ回路のフォールト・トレラント計算を効率よく実現し得るとともに、物理量子ビット及び物理量子ゲートの使用数を減少させることができる計算方法が提案されている。また、非ユニタリ計算を確率的に実行する回路の設計方法も提案されている。量子誤り訂正と量子誤り緩和を効率的なＦＴＱＣアーキテクチャに統合し、一定のサンプリングオーバーヘッドを犠牲にしながら、符号距離とＴゲート数を効果的に増加させる技術も提案されている。さらに、Ｃｌｉｆｆｏｒｄ演算をエラー訂正によってノイズから保護しつつ、ノイズの多い論理Ｔゲートによってもたらされるエラーを擬確率法を用いて緩和する論理Ｃｌｉｆｆｏｒｄ＋Ｔ回路の実装方法も提案されている。魔法状態が、その魔法状態の生成に用いられる２量子ビットのゲート演算よりも高い忠実度を持つことができるようにする技術も提案されている。例えば超電導方式に代表されるような２次元最近接結合（２ＤＮＮ：Two-Dimensional Nearest-Neighbor）に制限された量子コンピュータ上で、表面符号を用いた効率的な論理Ｃｌｉｆｆｏｒｄゲート実行を可能にする格子手術（Ｌａｔｔｉｃｅ ｓｕｒｇｅｒｙ）と呼ばれる方法も提案されている。 【先行技術文献】 【特許文献】 【０００７】 特表２０２２－５２０２９３号公報 米国特許出願公開第２００５／０１６７６５８号明細書 【非特許文献】 【０００８】 Yasunari Suzuki, Suguru Endo, Keisuke Fujii and Yuuki Tokunaga1, "Quantum Error Mitigation as a Universal Error Reduction Technique: Applications from the NISQ to the Fault-Tolerant Quantum Computing Eras", PRX QUANTUM 3, 010345(2022), the American Physical Society, 18 March 2022 Christophe Piveteau, David Sutter, Sergey Bravyi, Jay M. Gambetta, and Kristan Temme, "Error Mitigation for Universal Gates on Encoded Qubits", PHYSICAL REVIEW LETTERS, Volume 127, Issue 20, 12 November 2021 Ying Li, "A magic state's fidelity can be superior to the operations that created it" New Journal of Physics, Volume 17, 13 February 2015 Clare Horsman, Austin G Fowler, Simon Devitt, Rodney Van Meter, "Surface code quantum computing by lattice surgery", New Journal of Physics, 14(12), 123001(27pp), 7 December 2012 V. Kliuchnikov, D. Maslov and M. Mosca, "Practical Approximation of Single-Qubit Unitaries by Single-Qubit Quantum Clifford and T Circuits," in IEEE Transactions on Computers, vol. 65, no. 1, pp. 161-172, 1 Jan. 2016 【発明の概要】 【発明が解決しようとする課題】 【０００９】 Ｃｌｉｆｆｏｒｄ＋Ｔによる誤り耐性量子計算において、論理量子ビットのある特定の回転軸周りの所定の回転角φ（２πの無理数倍）の回転は、Ｔゲートを用いて実現できる。回転角φの回転を繰り返すことで、任意の角度の回転が可能である。しかし、十分に良い精度で任意の角度で回転させるには、現在知られている最も優れた方法でもＴゲートのゲート操作を約１００回繰り返すこととなり、計算時間が長期化する。 【００１０】 １つの側面では、本件は、誤り耐性量子計算の計算時間を短縮することを目的とする。 【課題を解決するための手段】 （【００１１】以降は省略されています） この特許をJ-PlatPatで参照する
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