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公開番号2025024875
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-21
出願番号2023129226
出願日2023-08-08
発明の名称量子操作連動シミュレーション装置及び量子操作連動シミュレーション方法
出願人株式会社日立製作所
代理人弁理士法人一色国際特許事務所
主分類G06N 10/80 20220101AFI20250214BHJP(計算;計数)
要約【課題】量子プログラムや操作命令の構成要素単位の対応関係や、それらを実行する量子コンピュータの振る舞いの対応関係を把握可能とする。
【解決手段】量子操作連動シミュレーション装置100において、量子プログラム及び量子プログラムから変換された操作命令を表す、量子演算命令と、当該量子演算命令を実行する量子コンピュータの振る舞いとの対応関係に関する、所定のシミュレーション結果を保持する記憶装置101と、前記量子演算命令と前記振る舞いとの間で対応する、それぞれの構成要素を表示対象として特定し、当該表示対象として特定した構成要素同士を関連付けた情報を出力する演算装置104を含む構成とする。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
量子プログラム及び量子プログラムから変換された操作命令を表す、量子演算命令と、当該量子演算命令を実行する量子コンピュータの振る舞いとの対応関係に関する、所定のシミュレーション結果を保持する記憶装置と、
前記量子演算命令と前記振る舞いとの間で対応する、それぞれの構成要素を表示対象として特定し、当該表示対象として特定した構成要素同士を関連付けた情報を出力する演算装置と、
を含むことを特徴とする量子操作連動シミュレーション装置。
続きを表示（約 2,000 文字）【請求項２】
前記記憶装置は、
前記対応関係に関する前記シミュレーション結果において、第１の量子演算命令から作成される第２の量子演算命令について、前記第１の量子演算命令またはそれを実行する量子コンピュータの振る舞いの遷移状況を表す第１の遷移列における任意の遷移要素と、前記第２の量子演算命令またはそれを実行する量子コンピュータの振る舞いの遷移状況を表す第２の遷移列における特定の遷移要素との間の対応関係を定義した情報を保持しており、
前記演算装置は、
前記第１の遷移列における遷移要素に関する所定操作を受け付けた場合、当該遷移要素と、前記第２の遷移列において対応する前記特定の遷移要素とを対応付けて表示するものである、
ことを特徴とする請求項1に記載の量子操作連動シミュレーション装置。
【請求項３】
前記演算装置は、
前記第１の遷移列における前記任意の遷移要素と対応する、前記第２の遷移列における前記特定の遷移要素が複数存在する場合、前記第２の遷移列において最も前方または後方の遷移要素を前記特定の遷移要素として表示するものである、
ことを特徴とする請求項２に記載の量子操作連動シミュレーション装置。
【請求項４】
前記演算装置は、
前記第１の遷移列における前記任意の遷移要素と対応する、前記第２の遷移列における前記特定の遷移要素が存在しない場合、前記第２の遷移列において近接する遷移要素を代替的な前記特定の遷移要素として表示するものである、
ことを特徴とする請求項２に記載の量子操作連動シミュレーション装置。
【請求項５】
前記演算装置は、
前記第１の量子演算命令から前記第２の量子演算命令を作成する際、および前記第１及び前記第２の量子演算命令を実行した場合の前記振る舞いにする前記シミュレーション結果を取得する際、前記任意の遷移要素と前記特定の遷移要素との前記対応関係を作成し、前記記憶装置において保持するものである、
ことを特徴とする請求項２に記載の量子操作連動シミュレーション装置。
【請求項６】
前記演算装置は、
所定の量子演算命令、または当該量子演算命令を実行する量子コンピュータの振る舞いを表す遷移列を、新たな表示対象として追加する場合、前記量子演算命令を構成する命令文と、前記遷移列における遷移要素との間の対応関係を定義し、前記量子演算命令の生成元または生成先の量子演算命令である生成演算命令について、前記量子演算命令を構成する命令文と前記生成演算命令を構成する命令文との対応関係を参照することで、前記量子演算命令の遷移列を構成する遷移要素と、前記生成演算命令の遷移列を構成する遷移要素との対応関係を導出するものである、
ことを特徴とする請求項２に記載の量子操作連動シミュレーション装置。
【請求項７】
前記演算装置は、
所定のインターフェイスを介して、前記量子コンピュータのユーザのロール設定を受け付けた場合、ユーザのロールに応じた前記表示対象の選択ルールに基づいて前記表示対象を選択し前記出力を行うものである、
ことを特徴とする請求項１に記載の量子操作連動シミュレーション装置。
【請求項８】
前記演算装置は、
前記表示対象の前記第１または前記第２の遷移列のうちいずれか一方の遷移列における、量子演算命令または振る舞いに対するユーザからの編集を受け付けた場合、前記編集の結果を、前記表示対象である他方の遷移列に反映することで、前記第１及び前記第２の遷移列の間での整合性を保つ同期機能を備える、
ことを特徴とする請求項２に記載の量子操作連動シミュレーション装置。
【請求項９】
前記演算装置は、
前記同期機能において、所定の操作命令から、当該操作命令の生成元となった別の操作命令又は量子プログラムを生成するための逆生成機能をさらに備える、
ことを特徴とする請求項８に記載の量子操作連動シミュレーション装置。
【請求項１０】
情報処理装置が、
量子プログラム及び量子プログラムから変換された操作命令を表す、量子演算命令と、当該量子演算命令を実行する量子コンピュータの振る舞いとの対応関係に関する、所定のシミュレーション結果を保持する記憶装置を備えて、
前記量子演算命令と前記振る舞いとの間で対応する、それぞれの構成要素を表示対象として特定し、当該表示対象として特定した構成要素同士を関連付けた情報を出力する、
ことを特徴とする量子操作連動シミュレーション方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、量子操作連動シミュレーション装置及び量子操作連動シミュレーション方法に関するものである。
続きを表示（約 1,100 文字）【背景技術】
【０００２】
量子コンピュータに対する演算の命令は、量子ゲートからなる量子回路形式のプログラムとして記述される（以後、当該プログラムを量子プログラムと称する）。量子プログラムは、量子コンピュータに対する物理的な操作命令に変換され、実行される。
上述の操作命令は、量子コンピュータのアーキテクチャに依存して、多段に変換される場合がある。例えばシリコン電子方式の量子コンピュータの場合、量子プログラムは、電子に対する初期化操作命令、移動操作命令と演算操作命令に変換される。さらに、これらの操作命令は、電圧や電流の印加操作命令に変換される。
【０００３】
また量子コンピュータの物理的な制約から、上述の演算操作命令を、別の等価な演算操作命令に置き換えて実行する場合もある。
【０００４】
このように量子コンピュータの実行に際しては、命令の変換や置換が多段階で行われている。
【０００５】
一方、量子コンピュータは、これらの操作命令に従って実行されるが、外部環境からのノイズなどの影響により、誤った計算結果が得られることがある。そして、操作命令の校正や計算結果の補正などの対処・対応をするためには、誤りの原因を把握する必要がある。
【０００６】
例えば、外部環境から受ける影響の種類やその度合いが分かれば、その影響を考慮して量子コンピュータの操作パラメータ値を決定できる。これにより、当該影響を打ち消すように量子コンピュータを操作可能となり、外部環境の影響下でも正しい計算結果を得られるようになる（いわゆるCalibration）。
【０００７】
または、量子コンピュータが計算を終えた後に、その計算結果から正しい値を推定することも可能になる（いわゆるMitigation）。
【０００８】
さらに、特定の操作命令が外部環境の影響を受けやすいというような傾向が分かれば、その命令を、等価または類似の別の命令に置き換えることも考えられる。
【０００９】
あるいは、現状の技術では誤りの原因を取り除くことが困難と分かれば、その結果生じる差異を誤差として受け入れて、量子コンピュータを活用することになる（その場合、アプリケーションレイヤでの工夫を考える）。
【００１０】
このように、想定とは異なる計算結果が得られる場合は、その原因を特定することが重要である。そしてそのためには、ユーザが記述した量子プログラムがどのような操作命令に変換され、どのように実行されたかを把握する必要がある。
（【００１１】以降は省略されています）

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