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公開番号2025165750
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-11-05
出願番号2024070035
出願日2024-04-23
発明の名称計算装置
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 20220101AFI20251028BHJP(計算;計数)
要約【課題】分散量子計算における通信のボトルネックを解消する。
【解決手段】計算装置において、複数のノードをリング状に接続した第1リングノードと、複数のノードをリング状に接続した第2リングノードと、を備え、前記第1リングノードにおけるノードと、前記第2リングノードにおけるノードとの間の量子もつれを消費することにより、前記第1リングノードと前記第2リングノードとの間で通信を行う。
【選択図】図6
特許請求の範囲【請求項１】
複数のノードをリング状に接続した第１リングノードと、
複数のノードをリング状に接続した第２リングノードと、を備え、
前記第１リングノードにおけるノードと、前記第２リングノードにおけるノードとの間の量子もつれを消費することにより、前記第１リングノードと前記第２リングノードとの間で通信を行う
計算装置。
続きを表示（約 550 文字）【請求項２】
前記通信が行われた後に、前記第１リングノードにおけるノード間の量子もつれを消費することにより、前記第１リングノードにおける前記ノードのデータを、前記第１リングノードにおける別のノードに転送し、前記第２リングノードにおけるノード間の量子もつれを消費することにより、前記第２リングノードにおける前記ノードのデータを、前記第２リングノードにおける別のノードに転送する
請求項１に記載の計算装置。
【請求項３】
前記第１リングノードと前記第２リングノードとの間に、複数のノードからなる中間ノード層が、少なくとも１つ備えられ、
前記第１リングノードにおける前記ノードと、前記中間ノード層におけるノードと、前記第２リングノードにおける前記ノードとを接続するパス上で、エンタングルメントスワッピングを行うことにより、前記第１リングノードにおける前記ノードと、前記第２リングノードにおける前記ノードとの間で通信を行う
請求項１に記載の計算装置。
【請求項４】
前記第１リングノードと、前記中間ノード層と、前記第２リングノードとを接続するパスの集合は、edge disjoint path setである
請求項３に記載の計算装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、分散量子計算に関連するものである。
続きを表示（約 2,300 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り、素因数分解や量子化学計算などの問題を高速に解けることが期待されている。そのため、その開発が世界で盛んに進められている。古典コンピュータを構成する素子である（古典）ビットは０または１の値をとる。一方、量子コンピュータを構成する素子である量子ビットは０と１に加えて、０と１の連続的な重ね合わせ状態をとることができる。この重ね合わせ状態を用いると、ビットの値が０の場合と１の場合の計算を同時に実行することが可能となるが、量子ビットを観測するとその値は０または１に確定し、重ね合わせ状態が壊れてしまう。
【０００３】
量子コンピュータを構成するデバイスとして様々な素子が提案されているが、どれも単一のノードで実現可能なサイズは限定的である。特に、複数の量子ビットを用いて誤りに耐性のある論理量子ビットを構築する量子誤り訂正を組み込むと、単一のノードで実装できる誤りに耐性のある量子ビット数は数個程度に収まってしまう可能性もある。このような単一のノードの限界を超えて大規模な量子コンピューティングを実現するには、複数の量子計算機のノードを量子通信の通信路で繋ぎ、通信しながら計算を行う分散量子計算が有効である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
Rodney Van Meter, Simon J. Devitt, "Local and Distributed Quantum Computation," May 2016. https://arxiv.org/abs/1605.06951
Rodney Van Meter, Kae Nemoto, W. J. Munro, "Communication Links for Distributed Quantum Computation," Jan 2007. https://arxiv.org/abs/quant-ph/0701043
Anbang Wu, Hezi Zhang, Gushu Li, Alireza Shabani, Yuan Xie, Yufei Ding, "AutoComm: A Framework for Enabling Efficient Communication in Distributed Quantum Programs," Oct 2022. https://arxiv.org/abs/2207.11674
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来技術における分散量子計算においては、特定のノード間での通信がボトルネックとなると、分散量子計算全体の計算速度はその通信帯域で律速されてしまうため、複数のノードを用いても性能を改善することができないという課題がある。
【０００６】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、分散量子計算における通信のボトルネックを解消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】
【０００７】
開示の技術によれば、複数のノードをリング状に接続した第１リングノードと、
複数のノードをリング状に接続した第２リングノードと、を備え、
前記第１リングノードにおけるノードと、前記第２リングノードにおけるノードとの間の量子もつれを消費することにより、前記第１リングノードと前記第２リングノードとの間で通信を行う
計算装置が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
開示の技術によれば、分散量子計算における通信のボトルネックを解消するための技術が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
３つのプロトコルを示す図である。
基本的な装置構成例を示す図である。
ノードの構成例を示す図である。
単一のノード間で通信を行う場合の構成を示す図である。
リングノードを示す図である。
リングノード間で通信を行う場合の構成を示す図である。
実施例１における処理手順を説明するための図である。
実施例１における処理手順を説明するための図である。
実施例２における量子ネットワーク（計算装置）を示す図である。
パスを決定する処理の具体例を示す図である。
計算装置の処理のフローチャートである。
実施例２における処理手順を説明するための図である。
実施例２における処理手順を説明するための図である。
実施例２における処理手順を説明するための図である。
実施例２における処理手順を説明するための図である。
実施例２における処理手順を説明するための図である。
実施例２における処理手順を説明するための図である。
実施例２における処理手順を説明するための図である。
実施例２における処理手順を説明するための図である。
実施例２における処理手順を説明するための図である。
装置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】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態（本実施の形態）を説明する。以下で説明する実施の形態は一例に過ぎず、本発明が適用される実施の形態は、以下の実施の形態に限られるわけではない。
（【００１１】以降は省略されています）

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