JP2020187451A - エネルギーの微分を求めるための量子情報処理方法、古典コンピュータ、量子コンピュータ、量子情報処理プログラム、及びデータ構造 - Google Patents
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Abstract
Description
(1)
ここで、aは量子回路のパラメータベクトルθの要素を識別するためのインデックスa,b,c,・・・であり、μはパウリ演算子を識別するためのインデックスである。
(2)
ここで、aは量子回路のパラメータベクトルθの要素を識別するためのインデックスa,b,c,・・・であり、μはパウリ演算子を識別するためのインデックスであり、sは励起状態を表すインデックスである。
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(24)
(25A)
(25B)
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(26)
(27)
(28)
(29)
(30A)
(30B)
(31)
(32)
(33)
110 古典コンピュータ
111 通信部
112 処理部
113 情報記憶部
120 量子コンピュータ
121 制御装置
122 電磁波生成装置
123 量子ビット群
130 ユーザ端末
Claims (14)
- 古典コンピュータと量子コンピュータとを含むハイブリッドシステムが実行する量子情報処理方法であって、
前記古典コンピュータが、ハミルトニアンと量子回路を表すパラメータの初期情報とを出力し、
前記量子コンピュータが、前記古典コンピュータから出力された、前記ハミルトニアンと前記初期情報とに応じて、VQE(Variational-Quantum-Eigensolver)を用いた量子計算を実行し、エネルギーを計算するための第1の量子回路を表すパラメータを生成し、前記第1の量子回路を表すパラメータを出力し、
前記古典コンピュータが、前記量子コンピュータから出力された前記第1の量子回路を表すパラメータに応じて、回転ゲートを含む第2の量子回路を表すパラメータを生成し、前記第2の量子回路を表すパラメータを出力し、
前記量子コンピュータが、前記古典コンピュータから出力された前記第2の量子回路を表すパラメータに応じた量子計算を実行し、前記量子計算の測定結果を出力し、
前記古典コンピュータが、前記量子コンピュータから出力された前記測定結果と、前記ハミルトニアンと、前記ハミルトニアンの導関数とに応じて、前記ハミルトニアンに対応するエネルギーの導関数を計算し、前記エネルギーの導関数を出力する、
処理を含むエネルギーの微分を求めるための量子情報処理方法。 - 前記ハミルトニアンは、物質のハミルトニアンである、
請求項1に記載のエネルギーの微分を求めるための量子情報処理方法。 - 前記古典コンピュータは、前記第1の量子回路に含まれる複数のユニタリゲートの間に、前記回転ゲートを挿入することにより、前記第2の量子回路を表すパラメータを生成する、
請求項1又は請求項2に記載のエネルギーの微分を求めるための量子情報処理方法。 - 前記古典コンピュータは、基底状態のエネルギーの前記導関数を計算する場合に、以下の式(1)によって表される回転ゲートR± a,μを、前記第1の量子回路に含まれる複数のユニタリゲートの間に挿入する、
請求項3に記載のエネルギーの微分を求めるための量子情報処理方法。
(1)
ここで、aは量子回路のパラメータベクトルθの要素を識別するためのインデックスa,b,c,・・・であり、μはパウリ演算子を識別するためのインデックスである。 - 前記古典コンピュータは、励起状態のエネルギーの前記導関数を計算する場合に、以下の式(2)によって表される回転ゲートR(s),± a,μを、前記第1の量子回路に含まれる複数のユニタリゲートの間に挿入する、
請求項3に記載のエネルギーの微分を求めるための量子情報処理方法。
(2)
ここで、aは量子回路のパラメータベクトルθの要素を識別するためのインデックスa,b,c,・・・であり、μはパウリ演算子を識別するためのインデックスであり、sは励起状態を表すインデックスである。 - 前記古典コンピュータと前記量子コンピュータとはコンピュータネットワークを介して接続されており、
前記古典コンピュータと前記量子コンピュータとは、前記コンピュータネットワークを介して情報の送受信を行う、
請求項1〜請求項5の何れか1項に記載のエネルギーの微分を求めるための量子情報処理方法。 - 古典コンピュータが、
ハミルトニアンと量子回路を表すパラメータの初期情報とを出力し、
量子コンピュータから出力された、前記ハミルトニアンと前記初期情報とに基づきVQE(Variational-Quantum-Eigensolver)を用いた量子計算により生成された第1の量子回路を表すパラメータに応じて、回転ゲートを含む第2の量子回路を表すパラメータを生成し、前記第2の量子回路を表すパラメータを出力し、
前記量子コンピュータから出力された、前記第2の量子回路を表すパラメータに応じた量子計算の測定結果と、前記ハミルトニアンと、前記ハミルトニアンの導関数とに応じて、前記ハミルトニアンに対応するエネルギーの導関数を生成し、前記エネルギーの導関数を出力する、
処理を実行するエネルギーの微分を求めるための量子情報処理方法。 - 量子コンピュータが、
古典コンピュータから出力された、ハミルトニアンHと量子回路を表すパラメータの初期情報とに応じて、VQE(Variational-Quantum-Eigensolver)を用いた量子計算を実行し、第1の量子回路を表すパラメータを生成し、前記第1の量子回路を表すパラメータを出力し、
前記古典コンピュータから出力された、前記第1の量子回路を表すパラメータに応じた回転ゲートを含む第2の量子回路を表すパラメータに基づいて、量子計算を実行し、前記量子計算の測定結果を出力する、
処理を実行するエネルギーの微分を求めるための量子情報処理方法。 - ハミルトニアンと量子回路を表すパラメータの初期情報とを出力し、
量子コンピュータから出力された、前記ハミルトニアンと前記初期情報とに基づきVQE(Variational-Quantum-Eigensolver)を用いた量子計算により生成された第1の量子回路を表すパラメータに応じて、回転ゲートを含む第2の量子回路を表すパラメータを生成し、前記第2の量子回路を表すパラメータを出力し、
前記量子コンピュータから出力された、前記第2の量子回路を表すパラメータに応じた量子計算の測定結果と、前記ハミルトニアンと、前記ハミルトニアンの導関数とに応じて、前記ハミルトニアンに対応するエネルギーの導関数を生成し、前記エネルギーの導関数を出力する、
処理を実行する古典コンピュータ。 - 古典コンピュータから出力された、ハミルトニアンと量子回路を表すパラメータの初期情報とに応じて、VQE(Variational-Quantum-Eigensolver)を用いた量子計算を実行し、エネルギーを計算するための第1の量子回路を表すパラメータを生成し、前記第1の量子回路を表すパラメータを出力し、
前記古典コンピュータから出力された、前記第1の量子回路を表すパラメータに応じた回転ゲートを含む第2の量子回路を表すパラメータに基づいて、量子計算を実行し、前記量子計算の測定結果を出力する、
処理を実行する量子コンピュータ。 - ハミルトニアンと量子回路を表すパラメータの初期情報とを出力し、
量子コンピュータから出力された、前記ハミルトニアンと前記初期情報とに基づきVQE(Variational-Quantum-Eigensolver)を用いた量子計算により生成された、エネルギーを計算するための第1の量子回路を表すパラメータに応じて、回転ゲートを含む第2の量子回路を表すパラメータを生成し、前記第2の量子回路を表すパラメータを出力し、
前記量子コンピュータから出力された、前記第2の量子回路を表すパラメータに応じた量子計算の測定結果と、前記ハミルトニアンと、前記ハミルトニアンの導関数とに応じて、前記ハミルトニアンに対応するエネルギーの導関数を生成し、前記エネルギーの導関数を出力する、
処理を古典コンピュータに実行させるための量子情報処理プログラム。 - 古典コンピュータから出力された、ハミルトニアンと量子回路を表すパラメータの初期情報とに応じて、VQE(Variational-Quantum-Eigensolver)を用いた量子計算を実行し、エネルギーを計算するための第1の量子回路を表すパラメータを生成し、前記第1の量子回路を表すパラメータを出力し、
前記古典コンピュータから出力された、前記第1の量子回路を表すパラメータに応じた回転ゲートを含む第2の量子回路を表すパラメータに基づいて、量子計算を実行し、前記量子計算の測定結果を出力する、
処理を量子コンピュータに実行させるための量子情報プログラム。 - 量子コンピュータの量子計算に用いられるデータ構造であって、
ハミルトニアンと、
量子回路を表すパラメータの初期情報と、
を含み、
前記ハミルトニアンと前記初期情報とに基づくVQE(Variational-Quantum-Eigensolver)を用いた前記量子コンピュータによる量子計算によって、基底状態又は励起状態のエネルギーを計算するための第1の量子回路のパラメータを生成する処理に用いられる、
データ構造。 - 量子コンピュータの量子計算に用いられる量子回路の構成に関するデータ構造であって、
複数のユニタリゲートと、
複数のユニタリゲートの間に挿入された回転ゲートと、
を含み、
前記複数のユニタリゲートと前記回転ゲートとを含む量子回路に基づく前記量子コンピュータによる量子計算によって、前記量子計算の測定結果を測定する処理に用いられる、
データ構造。
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