| 講演名 | 2021-07-08 ゲート型量子コンピュータの量子ノイズ解析−３ 廣田 修(中大), 辻井 重男(中大), |
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| 抄録(和) | 最近、大規模な量子コンピュータの実現予測が世界的規模で議論され、現代暗号への攻撃が可能になる量子コンピュータの実現が期待されるようになった。しかし、その実現に向けた課題を一歩ずつ解決してゆくことが重要である。我々は、これまでの論文で、量子回路における量子ノイズの効果が想定以上に大きく、ノイズ対処技術である現状の量子誤り訂正方式が機能しない可能性が高いことを指摘した。特に、量子ビット間の量子的相関が、従来のエラーとは全く異なる非線形エラーを誘発する可能性があり、それが発生した際には、量子コンピュータの発展予測の基盤である閾値定理が成立しないことを示唆した。エラー訂正の代替えとして量子操作による量子エラーの発生元を制御する技術も選択肢となる。そのときには、量子崩壊を厳密に記述するLindblad方程式が活用される。しかし、それは全ての物理パラメータが考慮されるので、見通しが悪くなる。そこで、本稿は量子ビットの崩壊の防御技術において、量子ビットと環境との相互作用が発生した際に、その防御機能の動的過程が量子確率微分方程式（確率的シュレーディンガー方程式）によって解析可能であることを詳細に議論する。本成果が汎用の量子コンピュータの実現への課題を明確にし、その克服に向けたパイロットとなることを期待する。 |
| 抄録(英) | Recently, the possibility of realizing a large-scale quantum computer, which would be able to attack modern cryptography, has been discussed. However, in our previous paper, we pointed out that in reality, the quantum noise effect in quantum circuits is so large, so the conventional quantum error correction theories and fault-tolerant computation are highly unlikely to work. In particular, it was clearly shown that the threshold theorem underlying the prediction of the development of quantum computers does not hold. As a result, a large-scale quantum computer with error correction capability may not be feasible. If error correction is not possible, an alternative would be to use quantum manipulation to control the source of quantum errors. One example is the application of the quantum Zeno effect. In this paper, we discuss in detail the quantum Zeno effect as a defense mechanism against the collapse of a qubit when the interaction between the qubit and the environment occurs. It will be clarified that the collapse process of the defense mechanism can be analyzed by a quantum stochastic differential equation (stochastic Schr?dinger equation). |
| キーワード(和) | 量子操作 / Lindblad方程式 / 量子Zeno効果 |
| キーワード(英) | Quantum operation / Lindblad equation / Quantum Zeno effect |
| 資料番号 | IT2021-20 |
| 発行日 | 2021-07-01 (IT) |
| 研究会情報 | |
| 研究会 | IT |
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| 開催期間 | 2021/7/8(から2日開催) |
| 開催地（和） | オンライン開催 |
| 開催地（英） | Online |
| テーマ（和） | フレッシュマンセッション，一般 |
| テーマ（英） | Freshman session, General |
| 委員長氏名（和） | 和田山 正(名工大) |
| 委員長氏名（英） | Tadashi Wadayama(Nagoya Inst. of Tech.) |
| 副委員長氏名（和） | 小嶋 徹也(東京高専) |
| 副委員長氏名（英） | Tetsuya Kojima(Tokyo Kosen) |
| 幹事氏名（和） | 松田 哲直(埼玉大) / 野崎 隆之(山口大) |
| 幹事氏名（英） | Tetsunao Matsuta(Saitamai Univ.) / Takayuki Nozaki(Yamaguchi Univ.) |
| 幹事補佐氏名（和） | 廣友 雅徳(佐賀大) |
| 幹事補佐氏名（英） | Masanori Hirotomo(Saga Univ.) |
| 講演論文情報詳細 | |
| 申込み研究会 | Technical Committee on Information Theory |
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| 本文の言語 | JPN |
| タイトル（和） | ゲート型量子コンピュータの量子ノイズ解析−３ |
| サブタイトル（和） | 量子確率微分方程式の応用 |
| タイトル（英） | Quantum noise analysis for quantum conputer-3 |
| サブタイトル（和） | Application of quantum stochastic differential equation |
| キーワード(1)（和/英） | 量子操作 / Quantum operation |
| キーワード(2)（和/英） | Lindblad方程式 / Lindblad equation |
| キーワード(3)（和/英） | 量子Zeno効果 / Quantum Zeno effect |
| 第 1 著者 氏名（和/英） | 廣田 修 / Osamu Hirota |
| 第 1 著者 所属（和/英） | 中央大学(略称：中大) Chuo University(略称：Chuo Univ.) |
| 第 2 著者 氏名（和/英） | 辻井 重男 / Shigeo Tsujii |
| 第 2 著者 所属（和/英） | 中央大学(略称：中大) Chuo University(略称：Chuo Univ.) |
| 発表年月日 | 2021-07-08 |
| 資料番号 | IT2021-20 |
| 巻番号（vol） | vol.121 |
| 号番号（no） | IT-96 |
| ページ範囲 | pp.28-33(IT), |
| ページ数 | 6 |
| 発行日 | 2021-07-01 (IT) |