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公開番号2024136258
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-04
出願番号2023047321
出願日2023-03-23
発明の名称情報処理プログラム、情報処理方法、および情報処理装置
出願人富士通株式会社,株式会社QunaSys
代理人個人
主分類G06N 10/60 20220101AFI20240927BHJP(計算;計数)
要約【課題】量子コンピュータを用いてGreen関数を演算し易くすること。
【解決手段】情報処理装置100は、物質の性質を解析する際に用いられる、量子ビットによって表現されたGreen関数110を記憶する。Green関数110は、特定の項111を含む。情報処理装置100は、物質が有する性質に応じて、特定の項111に対応する複数の量子回路120のうち2以上の量子回路120が分類されたいずれかのグループ130を記憶する。情報処理装置100は、記憶したいずれかのグループ130の中から、いずれかの量子回路120を選択する。情報処理装置100は、選択したいずれかの量子回路120が表す期待値を測定することにより、記憶したいずれかのグループ130のうち、他の量子回路120が表す期待値を測定する処理を省略するよう、演算部101を制御する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
物質の性質を解析する際に用いられる、量子ビットによって表現されたＧｒｅｅｎ関数を形成する特定の項に対応する複数の量子回路のそれぞれが表す期待値を用いて前記Ｇｒｅｅｎ関数を演算する場合について、前記物質が有する空間群対称性、ゲージ対称性、粒子正孔対称性、または、時間反転対称性の少なくともいずれかの性質に応じて、前記複数の量子回路のうち同一の期待値に対応する量子回路同士が同一のグループに分類されるよう前記複数の量子回路が分類された際に２以上の量子回路が分類されたいずれかのグループの中から、いずれかの量子回路を選択し、
選択した前記いずれかの量子回路が表す期待値を測定することにより、前記いずれかのグループのうち、選択した前記いずれかの量子回路とは異なる量子回路が表す期待値を測定する処理を省略するよう、前記Ｇｒｅｅｎ関数を演算する演算部を制御する、
処理をコンピュータに実行させることを特徴とする情報処理プログラム。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
前記選択する処理は、
前記いずれかのグループに分類された前記２以上の量子回路のそれぞれを形成するパウリゲートの数に基づいて、前記いずれかのグループの中から、前記パウリゲートの数が相対的に小さいいずれかの量子回路を選択する、ことを特徴とする請求項１に記載の情報処理プログラム。
【請求項３】
前記選択する処理は、
前記物質が有する空間群対称性、ゲージ対称性、粒子正孔対称性、または、時間反転対称性の少なくともいずれかの性質に応じて、前記複数の量子回路のうち、同一の期待値に対応する量子回路同士が同一のグループに分類されるよう前記複数の量子回路が分類された際に２以上の量子回路がそれぞれ分類された１以上のグループのそれぞれについて、当該グループの中から、いずれかの量子回路を選択し、
前記制御する処理は、
前記１以上のグループのそれぞれについて、選択した前記いずれかの量子回路が表す期待値を測定することにより、当該グループのうち、選択した前記いずれかの量子回路とは異なる量子回路が表す期待値を測定する処理を省略するよう、前記演算部を制御する、ことを特徴とする請求項２に記載の情報処理プログラム。
【請求項４】
前記制御する処理は、
前記複数の量子回路のうち期待値がゼロである量子回路を特定する、
処理を前記コンピュータに実行させ、
前記制御する処理は、
特定した前記量子回路が表す期待値を測定する処理を省略するよう、前記演算部を制御する、ことを特徴とする請求項１～３のいずれか一つに記載の情報処理プログラム。
【請求項５】
物質の性質を解析する際に用いられる、量子ビットによって表現されたＧｒｅｅｎ関数を形成する特定の項に対応する複数の量子回路のそれぞれが表す期待値を用いて前記Ｇｒｅｅｎ関数を演算する場合について、前記物質が有する空間群対称性、ゲージ対称性、粒子正孔対称性、または、時間反転対称性の少なくともいずれかの性質に応じて、前記複数の量子回路のうち同一の期待値に対応する量子回路同士が同一のグループに分類されるよう前記複数の量子回路が分類された際に２以上の量子回路が分類されたいずれかのグループの中から、いずれかの量子回路を選択し、
選択した前記いずれかの量子回路が表す期待値を測定することにより、前記いずれかのグループのうち、選択した前記いずれかの量子回路とは異なる量子回路が表す期待値を測定する処理を省略するよう、前記Ｇｒｅｅｎ関数を演算する演算部を制御する、
処理をコンピュータが実行することを特徴とする情報処理方法。
【請求項６】
物質の性質を解析する際に用いられる、量子ビットによって表現されたＧｒｅｅｎ関数を形成する特定の項に対応する複数の量子回路のそれぞれが表す期待値を用いて前記Ｇｒｅｅｎ関数を演算する場合について、前記物質が有する空間群対称性、ゲージ対称性、粒子正孔対称性、または、時間反転対称性の少なくともいずれかの性質に応じて、前記複数の量子回路のうち同一の期待値に対応する量子回路同士が同一のグループに分類されるよう前記複数の量子回路が分類された際に２以上の量子回路が分類されたいずれかのグループの中から、いずれかの量子回路を選択し、
選択した前記いずれかの量子回路が表す期待値を測定することにより、前記いずれかのグループのうち、選択した前記いずれかの量子回路とは異なる量子回路が表す期待値を測定する処理を省略するよう、前記Ｇｒｅｅｎ関数を演算する演算部を制御する、
制御部を有することを特徴とする情報処理装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、情報処理プログラム、情報処理方法、および情報処理装置に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、材料開発または創薬研究などの分野において、高分子または固体結晶などの物質に関する量子多体系のシミュレーションを実施し、物質の性質などを解析することがある。例えば、固体材料のＧｒｅｅｎ関数を演算することにより、固体材料に関する量子多体系のシミュレーションを実施することがある。
【０００３】
先行技術としては、例えば、量子コンピュータが計算したスピン演算子の期待値に基づいて、古典的なコンピュータが、ハミルトニアン演算子に相当するハミルトニアン行列の要素および重なり行列の要素を計算し、一電子Ｇｒｅｅｎ関数を計算するものがある。また、例えば、ユニタリ演算子の線形和における各係数に基づいて設定したｎ層のパラメータ群に含まれるパラメータに基づいて所定の演算を実行する量子ゲートの演算結果に基づいて、ユニタリ演算子の線形和を特定する技術がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２１－０６８２８１号公報
特開２０２２－００７５９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来技術では、量子多体系のシミュレーションを実施することが難しい。例えば、古典的なコンピュータを用いて、固体材料のＧｒｅｅｎ関数を演算することが考えられるが、固体材料のＧｒｅｅｎ関数を演算する際にかかるリソース量が指数的に増大する傾向がある。一方で、例えば、量子コンピュータを用いて、固体材料のＧｒｅｅｎ関数を演算することが考えられるが、Ｇｒｅｅｎ関数を形成する特定の項に対応する複数の量子回路の期待値を測定することになり、測定の回数が膨大になる傾向がある。
【０００６】
１つの側面では、本発明は、量子コンピュータを用いてＧｒｅｅｎ関数を演算し易くすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
１つの実施態様によれば、物質の性質を解析する際に用いられる、量子ビットによって表現されたＧｒｅｅｎ関数を形成する特定の項に対応する複数の量子回路のそれぞれが表す期待値を用いて前記Ｇｒｅｅｎ関数を演算する場合について、前記物質が有する空間群対称性、ゲージ対称性、粒子正孔対称性、または、時間反転対称性の少なくともいずれかの性質に応じて、前記複数の量子回路のうち同一の期待値に対応する量子回路同士が同一のグループに分類されるよう前記複数の量子回路が分類された際に２以上の量子回路が分類されたいずれかのグループの中から、いずれかの量子回路を選択し、選択した前記いずれかの量子回路が表す期待値を測定することにより、前記いずれかのグループのうち、選択した前記いずれかの量子回路とは異なる量子回路が表す期待値を測定する処理を省略するよう、前記Ｇｒｅｅｎ関数を演算する演算部を制御する情報処理プログラム、情報処理方法、および情報処理装置が提案される。
【発明の効果】
【０００８】
一態様によれば、量子コンピュータを用いてＧｒｅｅｎ関数を演算し易くすることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
図１は、実施の形態にかかる情報処理方法の一実施例を示す説明図である。
図２は、情報処理システム２００の一例を示す説明図である。
図３は、情報処理装置１００のハードウェア構成例を示すブロック図である。
図４は、量子コンピュータ２０１のハードウェア構成例を示すブロック図である。
図５は、情報処理装置１００の機能的構成例を示すブロック図である。
図６は、量子回路６００の一例を示す説明図である。
図７は、同一の期待値に対応する２以上の量子回路６００を同一のグループに分類する一例を示す説明図である。
図８は、グループの中からいずれかの量子回路６００を選択する一例を示す説明図である。
図９は、効果の一例を示す説明図（その１）である。
図１０は、効果の一例を示す説明図（その２）である。
図１１は、効果の一例を示す説明図（その３）である。
図１２は、全体処理手順の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、図面を参照して、本発明にかかる情報処理プログラム、情報処理方法、および情報処理装置の実施の形態を詳細に説明する。
（【００１１】以降は省略されています）

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