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公開番号2025141608
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-29
出願番号2024041622
出願日2024-03-15
発明の名称量子回路装置と制御方法
出願人日本電気株式会社
代理人個人,個人
主分類H10N 60/10 20230101AFI20250919BHJP()
要約【課題】複数の量子ビット間の多体相互作用を発現し得る結合器に関して、多体相互作用の強さを設定自在とした量子回路装置の提供。
【解決手段】結合器を介して多体相互作用で結合する少なくとも3つ以上の量子ビットと、を含み、前記少なくとも3つ以上の量子ビットのうち少なくとも一つの量子ビットは、他の量子ビットと異なる非線形性を有する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
結合器を介して多体相互作用で結合する少なくとも３つの量子ビットを備え、
前記少なくとも３つの量子ビットのうち少なくとも一つの量子ビットは、非線形性が他の量子ビットの非線形性と異なる、量子回路装置。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記結合器は、非線形素子を含む、請求項１記載の量子回路装置。
【請求項３】
前記多体相互作用は、４つの量子ビットによる４体相互作用である、請求項１記載の量子回路装置。
【請求項４】
前記結合器は、前記非線形素子として、ジョセフソン接合を含む、請求項２記載の量子回路装置。
【請求項５】
前記量子ビットは、ジョセフソン接合とキャパシタとを含む、請求項１記載の量子回路装置。
【請求項６】
前記量子ビットの非線形パラメータは、１kHz（kiloherz)以上であり、非線形性が他の量子ビットと異なる前記量子ビットの非線形パラメータと、他の量子ビットの非線形パラメータの差は、１kHz以上である、請求項１記載の量子回路装置。
【請求項７】
前記量子ビットは、前記結合器に容量結合する、請求項１記載の量子回路装置。
【請求項８】
前記４つの量子ビットによる４体相互作用の結合係数ｈ
（４）
は、
TIFF
2025141608000057.tif
17
150
（ただし、ｈ
ｉｊ
は、第ｉの量子ビットと第ｊの量子ビット（i,j=1,…,4 ただし、j≠i）間の結合の強さ、
δ
ｊi
は、第ｉの量子ビットと第ｊの量子ビット（i,j=1,…,4 ただし、j≠i）の共振角周波数ω
ｉ
とω
ｊ
の差ω
ｊ
－ω
ｉ
、
Ｋ
ｉ
（i=1,…,4）は第ｉの量子ビットの非線形を表すパラメータ）で表される、請求項１記載の量子回路装置。
【請求項９】
前記４つの量子ビットによる４体相互作用の結合係数ｈ
（４）
と、前記４つの量子ビットの前記結合器による４体相互作用の結合係数ｇ
（４）
とを組み合わせた値が、４体相互作用の強さとして働く、請求項８記載の量子回路装置。
【請求項１０】
少なくとも第１乃至第３の量子ビットが結合器を介して多体相互作用する結合の強さの制御方法であって、
前記第１乃至第３の量子ビットのうち少なくとも一つの量子ビットの非線形性を他の量子ビットの非線形性と異なるように設定する、制御方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、量子回路装置と制御方法に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
組合せ最適化問題を解く方法である量子アニーリングの方式の一つとして、LHZ(Lechner, Hauke, Zoller)方式が知られている（例えば参考文献１参照）。LHZ方式の量子アニーリングの実装として、量子ビットと結合器のネットワーク、特に、４体相互作用によるネットワークが用いられる。４体相互作用では、結合器に最近接の４つの量子ビットが該結合器を介して作用する。ジョセフソンパラメトリック発振器（Josephson Parametric Oscillator: JPO）を量子ビットとして利用する手法が提案されている（例えば非特許文献１）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
Puri, et. al., "Quantum annealing with all-to-all connected nonlinear oscillators", Nature Communications 8, 15785 (2017)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
量子ビットも非線形性をもつ共振器といえる。アニーリング動作にとって充分な大きさの４体相互作用を得るためには、量子ビットと結合器の周波数差がある程度小さいこと、結合器の非線形性が大きいことの二つが求められる。
【０００５】
本開示は、複数の量子ビット間の多体相互作用を発現し得る結合器に関して、多体相互作用の強さを設定自在とした量子回路装置と制御方法を提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示によれば、量子回路装置は、線形素子で構成された結合器と、前記結合器を介して多体相互作用で結合する少なくとも３つ以上の量子ビットと、を含み、前記少なくとも３つ以上の量子ビットのうち少なくとも一つの量子ビットは、他の量子ビットと異なる非線形性を有する構成とされる。
【０００７】
本開示によれば、少なくとも第１乃至第３の量子ビットが結合器を介して多体相互作用する結合の強さの制御方法であって、前記第１乃至第３の量子ビットのうち少なくとも一つの量子ビットの非線形性を他の量子ビットの非線形性と異なるように設定する。
【発明の効果】
【０００８】
本開示によれば、複数の量子ビット間の多体相互作用を発現し得る結合器に関して、多体相互作用の強さを設定自在としている。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
比較例の一例を説明する図である。
本開示の構成の一例を説明する図である。
本開示の構成の一例を説明する図である。
本開示の構成の別の一例を説明する図である。
本開示の構成を説明する図である。
（Ａ）乃至（Ｄ）は本開示の構成を説明する図である。
本開示の構成を説明する図である。
本開示の構成の別の一例を説明する図である。
本開示の構成の別の一例を説明する図である。
本開示の構成の別の一例を説明する図である。
本開示の構成の別の一例を説明する図である。
本開示の構成の別の一例を説明する図である。
本開示の構成の別の一例を説明する図である。
本開示の構成の別の一例を説明する図である。
本開示の構成の別の一例を説明する図である。
本開示の構成の別の一例を説明する図である。
本開示の構成の別の一例を説明する図である。
本開示の量子計算機を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本開示の実施形態について説明する。はじめに、上記した課題に関連して、図１の開示に関する本願発明者によるさらなる分析を以下に与える。なお、図１では、非特許文献１のＪＰＡ（Josephson Parametric Amplifier）はパラメトリック発振器として機能することから、ＪＰＯと表記している。４つの量子ビット（ＪＰＯ１～ＪＰＯ４）において、ループにジョセフソン接合（JJ）を複数含むＳＱＵＩＤ（Superconducting Quantum Interference Device）を備え、不図示の磁場印加部からの磁束で駆動される。量子ビット（ＪＰＯ１～ＪＰＯ４）において、ＳＱＵＩＤを介して対向するコプレーナ導波路（coplanar waveguide, CPW）は電極／伝送路である。各量子ビットにおいて、ポンプ信号の角周波数ω
p,i
(i=1,2,3,4)は、量子ビットの共振角周波数ω
i
の２倍の角周波数2ω
ｉ
近くとされる。ポンプ信号の強さが閾値を超えると、量子ビットは発振を起こし共振角周波数ω
i
のシグナルを出力する（「パラメトリック発振」という）。
（【００１１】以降は省略されています）

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