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公開番号2025167414
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-11-07
出願番号2024071981
出願日2024-04-25
発明の名称情報処理プログラム、情報処理方法、および情報処理装置
出願人富士通株式会社
代理人個人
主分類G06N 10/20 20220101AFI20251030BHJP(計算;計数)
要約【課題】可換ブロック回路を実装可能にすること。
【解決手段】情報処理装置100は、対象の問題に関するn個の量子ビットにかかる第1パウリ演算子S_xの集合である第1パウリ演算子集合120を取得する。情報処理装置100は、第1パウリ演算子集合120のすべての第1パウリ演算子S_xと可換である対称回路130を生成する。情報処理装置100は、b番目のブロックに含まれるj番目の第2回転ゲートに対して、いずれかの第1パウリ演算子S_xと、ブロックごとに選択した第1生成子L_yとの積により形成される第2生成子G_j^bを決定する。情報処理装置100は、それぞれのブロックに含まれるそれぞれの第2回転ゲートが、決定した第2生成子G_j^bを有するよう、B個のブロックにより形成される可換ブロック回路110を決定する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
対象の問題に関する量子ビットにかかる互いに可換かつ独立である複数のパウリ演算子の積により形成される第１パウリ演算子の集合である第１パウリ演算子集合を取得し、
前記第１パウリ演算子集合のそれぞれの第１パウリ演算子に関して、前記第１パウリ演算子と可換である第１生成子を有する第１回転ゲートのみを含み、前記第１パウリ演算子集合のすべての第１パウリ演算子と可換である対称回路を生成し、
指定の数分の複数のブロックのそれぞれのブロックに含まれる複数の第２回転ゲートのそれぞれの第２回転ゲートが、取得した前記第１パウリ演算子集合のいずれかの第１パウリ演算子と、生成した前記対称回路のうち、前記ブロックごとに選択したいずれかの第１回転ゲートが有する第１生成子との積により形成される第２生成子を有するよう、前記複数のブロックにより形成される可換ブロック回路を決定する、
処理をコンピュータに実行させることを特徴とする情報処理プログラム。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
前記決定する処理は、
前記それぞれのブロックに含まれる前記それぞれの第２回転ゲートが、前記第１パウリ演算子集合のうち、前記第２回転ゲートごとに異なるいずれかの第１パウリ演算子と、前記対称回路のうち、前記ブロックごとに選択したいずれかの第１回転ゲートが有する第１生成子との積により形成される第２生成子を有するよう、前記可換ブロック回路を決定する、ことを特徴とする請求項１に記載の情報処理プログラム。
【請求項３】
前記決定する処理は、
前記それぞれのブロックに含まれる前記それぞれの第２回転ゲートが、前記第１パウリ演算子集合のうち、前記第２回転ゲートと順番が同じであるいずれかの第１パウリ演算子と、前記対称回路のうち、前記ブロックと順番が同じであるいずれかの第１回転ゲートが有する第１生成子との積により形成される第２生成子を有するよう、前記可換ブロック回路を決定する、ことを特徴とする請求項２に記載の情報処理プログラム。
【請求項４】
決定した前記可換ブロック回路の前記それぞれのブロックの前記それぞれの第２回転ゲートのパラメータを、初期化した後、前記可換ブロック回路を実行することにより、前記問題に対応するコスト関数の勾配を測定し、測定した前記勾配に基づいて、前記パラメータを更新する、という一連の処理を、終了条件を満たすまで繰り返し実施する、
処理を前記コンピュータに実行させることを特徴とする請求項１～３のいずれか一つに記載の情報処理プログラム。
【請求項５】
対象の問題に関する量子ビットにかかる互いに可換かつ独立である複数のパウリ演算子の積により形成される第１パウリ演算子の集合である第１パウリ演算子集合を取得し、
前記第１パウリ演算子集合のそれぞれの第１パウリ演算子に関して、前記第１パウリ演算子と可換である第１生成子を有する第１回転ゲートのみを含み、前記第１パウリ演算子集合のすべての第１パウリ演算子と可換である対称回路を生成し、
指定の数分の複数のブロックのそれぞれのブロックに含まれる複数の第２回転ゲートのそれぞれの第２回転ゲートが、取得した前記第１パウリ演算子集合のいずれかの第１パウリ演算子と、生成した前記対称回路のうち、前記ブロックごとに選択したいずれかの第１回転ゲートが有する第１生成子との積により形成される第２生成子を有するよう、前記複数のブロックにより形成される可換ブロック回路を決定する、
処理をコンピュータが実行することを特徴とする情報処理方法。
【請求項６】
対象の問題に関する量子ビットにかかる互いに可換かつ独立である複数のパウリ演算子の積により形成される第１パウリ演算子の集合である第１パウリ演算子集合を取得し、
前記第１パウリ演算子集合のそれぞれの第１パウリ演算子に関して、前記第１パウリ演算子と可換である第１生成子を有する第１回転ゲートのみを含み、前記第１パウリ演算子集合のすべての第１パウリ演算子と可換である対称回路を生成し、
指定の数分の複数のブロックのそれぞれのブロックに含まれる複数の第２回転ゲートのそれぞれの第２回転ゲートが、取得した前記第１パウリ演算子集合のいずれかの第１パウリ演算子と、生成した前記対称回路のうち、前記ブロックごとに選択したいずれかの第１回転ゲートが有する第１生成子との積により形成される第２生成子を有するよう、前記複数のブロックにより形成される可換ブロック回路を決定する、
制御部を有することを特徴とする情報処理装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、情報処理プログラム、情報処理方法、および情報処理装置に関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、変分法を利用して、コスト関数を表す規定の量子回路のパラメータを最適化することにより、目的の問題を解くための変分量子アルゴリズムが存在する。最適化は、例えば、コスト関数の勾配を測定し、パラメータを更新する勾配法により実現される。代表的な変分量子モデルとして、例えば、ハードウェア効率アンザッツなどがある。しかしながら、それらの変分量子モデルでは、パラメータを更新する際の勾配測定に大きな処理コストが必要である。
【０００３】
勾配測定を効率化する先行技術としては、例えば、可換ブロック回路がある。可換ブロック回路は、一部の量子操作の可換性を利用して複数のパラメータに対する微分を同時測定することができる変分量子モデルである。可換ブロック回路により、パラメータを最適化する際の処理コストの低減化を図ることが望まれる。また、例えば、ＶＱＥ計算に使用する変分量子回路に適用するパラメータの値の更新処理で使用する係数の更新処理ごとの値を、更新回数の増加に伴って所定の基準値より高い値と低い値とに周期的に変化する値に決定する技術がある。また、例えば、複数の電子励起のそれぞれについて、電子励起に対応する変数の初期値が所定の閾値以上であるか否かにより、電子励起に対応する回路を実装するか否かを判定する技術がある。また、例えば、分子の電子軌道を表現する波動関数を作成するための第１量子回路内での回転操作に適用される第１回転角を、波動関数の基底を変換するための第２量子回路内での回転操作を示す部分回路に適用される第２回転角に応じて変更する技術がある。また、例えば、装置は、ノードを有する所定のグラフの境界のマッピングを作成する境界演算子を模擬するように構成された量子回路を実装する技術がある。また、例えば、ユニタリ結合クラスタアンザッツから量子回路を生成する技術がある。また、例えば、１以上の量子ビット上に、ユニタリ量子ゲートを実装する技術がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
国際公開第２０２３／２４３０１１号
国際公開第２０２３／１７５７０３号
国際公開第２０２３／１４８８０６号
米国特許出願公開第２０２４／００３７３０４号明細書
米国特許出願公開第２０２３／０２３７３６１号明細書
米国特許出願公開第２０２０／０３６４６０２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来技術では、コスト関数の勾配を測定し易くするための可換ブロック回路を実装することが難しいという問題がある。
【０００６】
１つの側面では、本発明は、可換ブロック回路を実装可能にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
１つの実施態様によれば、対象の問題に関する量子ビットにかかる互いに可換かつ独立である複数のパウリ演算子の積により形成される第１パウリ演算子の集合である第１パウリ演算子集合を取得し、前記第１パウリ演算子集合のそれぞれの第１パウリ演算子に関して、前記第１パウリ演算子と可換である第１生成子を有する第１回転ゲートのみを含み、前記第１パウリ演算子集合のすべての第１パウリ演算子と可換である対称回路を生成し、指定の数分の複数のブロックのそれぞれのブロックに含まれる複数の第２回転ゲートのそれぞれの第２回転ゲートが、取得した前記第１パウリ演算子集合のいずれかの第１パウリ演算子と、生成した前記対称回路のうち、前記ブロックごとに選択したいずれかの第１回転ゲートが有する第１生成子との積により形成される第２生成子を有するよう、前記複数のブロックにより形成される可換ブロック回路を決定する情報処理プログラム、情報処理方法、および情報処理装置が提案される。
【発明の効果】
【０００８】
一態様によれば、可換ブロック回路を実装可能にすることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
図１は、実施の形態にかかる情報処理方法の一実施例を示す説明図である。
図２は、情報処理システム２００の一例を示す説明図である。
図３は、情報処理装置１００のハードウェア構成例を示すブロック図である。
図４は、計算装置２０１のハードウェア構成例を示すブロック図である。
図５は、情報処理装置１００の機能的構成例を示すブロック図である。
図６は、可換ブロック回路を決定する原理を示す説明図である。
図７は、可換ブロック回路７１０を決定する一例を示す説明図である。
図８は、可換ブロック回路９００を決定する具体例を示す説明図（その１）である。
図９は、可換ブロック回路９００を決定する具体例を示す説明図（その２）である。
図１０は、情報処理装置１００による効果の一例を示す説明図（その１）である。
図１１は、情報処理装置１００による効果の一例を示す説明図（その２）である。
図１２は、全体処理手順の一例を示すフローチャートである。
図１３は、設計処理手順の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、図面を参照して、本発明にかかる情報処理プログラム、情報処理方法、および情報処理装置の実施の形態を詳細に説明する。
（【００１１】以降は省略されています）

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