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公開番号2025042164
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-27
出願番号2023149012
出願日2023-09-14
発明の名称量子演算装置及び量子演算方法
出願人株式会社明電舎
代理人園田・小林弁理士法人
主分類G06N 10/60 20220101AFI20250319BHJP(計算;計数)
要約【課題】量子ビットを効率的に利用すること。
【解決手段】量子演算装置は、三次以上の高次の項を含む多項式からなる評価関数を演算処理対象として設定する設定部と、前記評価関数に対応する量子回路において、1つの項の演算に使用される量子ビットのうち後続の項の演算には使用されない量子ビットを再利用すると決定する決定部と、再利用すると決定された量子ビットを他の量子ビットの代わりに再利用する量子回路を生成する生成部と、生成された量子回路による量子演算を実行する量子演算部とを有する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
三次以上の高次の項を含む多項式からなる評価関数を演算処理対象として設定する設定部と、
前記評価関数に対応する量子回路において、１つの項の演算に使用される量子ビットのうち後続の項の演算には使用されない量子ビットを再利用すると決定する決定部と、
再利用すると決定された量子ビットを他の量子ビットの代わりに再利用する量子回路を生成する生成部と、
生成された量子回路による量子演算を実行する量子演算部と
を有する量子演算装置。
続きを表示（約 590 文字）【請求項２】
前記決定部は、
再利用する量子ビットの因果円錐の和集合が最小となるように再利用する量子ビットを選択する請求項１に記載の量子演算装置。
【請求項３】
前記決定部は、
量子ビットの因果円錐が最小となるように当該量子ビットに係る量子ゲートの順序を早めた場合の因果円錐の和集合が最小となるように再利用する量子ビットを選択する請求項２に記載の量子演算装置。
【請求項４】
前記生成部は、
前記決定部によって再利用すると決定された量子ビットと、当該量子ビットの因果円錐に含まれる量子ビットとを除く他の量子ビットのうち、量子ゲートにおいて跨る量子ビットの数が最小の量子ビットを再利用先の量子ビットとする量子回路を生成する請求項１に記載の量子演算装置。
【請求項５】
三次以上の高次の項を含む多項式からなる評価関数を演算処理対象として設定することと、
前記評価関数に対応する量子回路において、１つの項の演算に使用される量子ビットのうち後続の項の演算には使用されない量子ビットを再利用すると決定することと、
再利用すると決定された量子ビットを他の量子ビットの代わりに再利用する量子回路を生成することと、
生成された量子回路による量子演算を実行することと
を有する量子演算方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、量子演算装置及び量子演算方法に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、量子コンピュータを用いて高速な演算を実行することにより、所定の問題の解を求めることが盛んに検討されている。量子コンピュータは、量子ビットの状態を制御し測定することで、古典コンピュータと比較して高速な演算を実現している。
【０００３】
量子コンピュータによって解が求められる問題として、例えば組合せ最適化問題がある。組合せ最適化問題には、評価関数を二次多項式で表現するＱＵＢＯ（Quadratic Unconstrained Binary Optimization：二次制約なし二値最適化）形式によって扱うことができる問題が多くある。
【０００４】
また、問題をＱＵＢＯ形式によって定式化する代わりに、二次よりも高次の評価関数を許容するＨＵＢＯ（Higher-Order Unconstrained Binary Optimization：高次制約なし二値最適化）形式によって定式化することにより、量子演算に必要な量子ビットの数を減らすことなどが検討されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０２３－０５７９４５号公報
特開２０２２－０９０２４９号公報
【非特許文献】
【０００６】
A. Glos, A. Krawiec and Z. Zimboras, "Space-efficient binary optimization for variational quantum computing", npj Quantum Information 8, 39 2022
M. DeCross, E. Chertkov, M. Kohagen and M. Foss-Feig, "Qubit-reuse compilation with mid-circuit measurement and reset", arXiv Quantum Physics arXiv:2210.08039, 2022
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、量子コンピュータにおいて利用される量子ビットの数が増加するとノイズの影響も大きくなるため、利用される量子ビットの数をさらに少なくすることが好ましい。例えば、現在実用化されている汎用量子コンピュータは、ＮＩＳＱ(Noisy Intermediate-Scale Quantum device)デバイスと呼ばれ、利用できる量子ビットが数個から数百個程度であるため、演算に利用される量子ビットの数を可能な限り削減することが要求される。
【０００８】
また、今後、量子コンピュータにおいて利用可能な量子ビット数が増加しても、限られた量子ビットを効率的に利用することが重要である。
【０００９】
本開示は、上記に鑑みてなされたものであり、量子ビットを効率的に利用することができる量子演算装置及び量子演算方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本開示の一態様によれば、量子演算装置は、三次以上の高次の項を含む多項式からなる評価関数を演算処理対象として設定する設定部と、前記評価関数に対応する量子回路において、１つの項の演算に使用される量子ビットのうち後続の項の演算には使用されない量子ビットを再利用すると決定する決定部と、再利用すると決定された量子ビットを他の量子ビットの代わりに再利用する量子回路を生成する生成部と、生成された量子回路による量子演算を実行する量子演算部とを有する。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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