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公開番号2025117786
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-13
出願番号2024012696
出願日2024-01-31
発明の名称量子計算装置、及び制御装置
出願人NTT株式会社
代理人弁理士法人ITOH,個人,個人,個人
主分類G06N 10/20 20220101AFI20250805BHJP(計算;計数)
要約【課題】二次元格子状に並んだセルを用いて量子誤り訂正を行う技術において、従来技術における充填率よりも大きな充填率を実現する。
【解決手段】制御装置と量子プロセッサとを有する量子計算装置において、前記量子プロセッサは、通路部、スキャン格納部、及び演算領域を備え、前記通路部、前記スキャン格納部、及び前記演算領域はそれぞれ1以上のセルを有し、前記制御装置は、前記スキャン格納部に格納された演算対象セルを、前記通路部を経由して前記演算領域に移動させ、前記演算領域において演算を行う操作部を備える。
【選択図】図11
特許請求の範囲【請求項１】
制御装置と量子プロセッサとを有する量子計算装置であって、
前記量子プロセッサは、通路部、スキャン格納部、及び演算領域を備え、前記通路部、前記スキャン格納部、及び前記演算領域はそれぞれ１以上のセルを有し、
前記制御装置は、
前記スキャン格納部に格納された演算対象セルを、前記通路部を経由して前記演算領域に移動させ、前記演算領域において演算を行う操作部を備える
量子計算装置。
続きを表示（約 300 文字）【請求項２】
前記スキャン格納部は、複数のデータセルと１以上の空白セルを有し、
前記操作部は、前記スキャン格納部において、前記１以上の空白セルを移動させて前記演算対象セルに隣接させた後に、前記演算対象セルを、前記１以上の空白セルと前記通路部を経由して前記演算領域に移動させる
請求項１に記載の量子計算装置。
【請求項３】
前記操作部は、前記演算領域での演算を行った後、前記演算対象セルを前記スキャン格納部に戻す
請求項１に記載の量子計算装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のうちいずれか１項に記載の前記量子計算装置における前記制御装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、量子コンピュータにおける量子誤り訂正に関連するものである。
続きを表示（約 2,500 文字）【背景技術】
【０００２】
量子コンピュータは、量子力学の重ね合わせの原理を活用して計算を行う技術である。量子コンピュータは素因数分解や量子化学計算など科学的に重要な問題を通常の計算機より高速に解けると期待されているため、その開発が世界で盛んに進められている。量子ビットの重ね合わせ状態は環境のノイズに敏感であるため、素朴に計算しても重ね合わせ状態が壊れてしまい信頼性のある計算を行えない。
【０００３】
ノイズを抑制するには、二次元平面上に敷き詰められた複数の量子ビットにおけるある領域の複数の量子ビットを用いて１量子ビットの情報を符号化し、エラー訂正により実効的なエラー率を大幅に削減する量子誤り訂正が有効である。符号化された量子ビットを論理量子ビットと呼ぶ。
【０００４】
現在、代表的な量子誤り訂正では二次元格子状に並んだセルに平面上の量子ビットの領域を分割し、それぞれのセルが１量子ビットを符号化可能な領域とする抽象化を行うことが一般的である（非特許文献１～４）。この時、データ（情報）が埋め込まれているセルをデータセル、埋め込まれていないセルを空きセルと呼ぶことにする。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
Beverland, Michael, Vadym Kliuchnikov, and Eddie Schoute. "Surface code compilation via edge-disjoint paths." PRX Quantum 3.2 (2022): 020342.
Chamberland, Christopher, and Earl T. Campbell. "Universal quantum computing with twist-free and temporally encoded lattice surgery." PRX Quantum 3.1 (2022): 010331.
Beverland, Michael E., et al. "Assessing requirements to scale to practical quantum advantage." arXiv preprint arXiv:2211.07629 (2022).
Lee, Joonho, et al. "Even more efficient quantum computations of chemistry through tensor hypercontraction." PRX Quantum 2.3 (2021): 030305.
Litinski, Daniel. "A game of surface codes: Large-scale quantum computing with lattice surgery." Quantum 3 (2019): 128.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
二次元格子状に並んだセルを用いて量子誤り訂正を行う技術において、データセルに対する操作を行うために、一定の数の空きセルを配置することが必要である。全セルの数をｎ個、データセルの数をｍ個とした場合、ｍ／ｎは計算機のメモリ空間中で実効的にデータ保持に使われている割合を意味し、この値を充填率と呼ぶ。非特許文献１～４に開示された従来技術では、充填率が小さいという課題があった。
【０００７】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、二次元格子状に並んだセルを用いて量子誤り訂正を行う技術において、従来技術における充填率よりも大きな充填率を実現するための技術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】
【０００８】
開示の技術によれば、制御装置と量子プロセッサとを有する量子計算装置であって、
前記量子プロセッサは、通路部、スキャン格納部、及び演算領域を備え、前記通路部、前記スキャン格納部、及び前記演算領域はそれぞれ１以上のセルを有し、
前記制御装置は、
前記スキャン格納部に格納された演算対象セルを、前記通路部を経由して前記演算領域に移動させ、前記演算領域において演算を行う操作部を備える
量子計算装置が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
開示の技術によれば、二次元格子状に並んだセルを用いて量子誤り訂正を行う技術において、従来技術における充填率よりも大きな充填率を実現するための技術が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
量子計算装置３００の構成例を示す図である。
制御装置１００の機能構成例を示す図である。
セルのレイアウトの具体例を示す図である。
移動の操作における典型的なルールを示す図である。
移動の操作における典型的なルールを示す図である。
移動の操作における典型的なルールを示す図である。
移動の操作における典型的なルールを示す図である。
移動の操作における典型的なルールを示す図である。
配置パターンの例を示す図である。
配置パターンの例を示す図である。
Corridor１０、Scan Storage２０、Compute Space３０を示す図である。
ブロックの例を示す図である。
Point-Scan方式のステップ１を示す図である。
Point-Scan方式のステップ２を示す図である。
Point-Scan方式のステップ３を示す図である。
Line-Scan方式のステップ１を示す図である。
Line-Scan方式のステップ２を示す図である。
制御装置１００の処理フローである。
制御装置１００のハードウェア構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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