JP5700827B2 - Quantum circuit generation apparatus, method, program, and recording medium - Google Patents

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Description

この発明は、対称群上の量子フーリエ変換を多項式時間で実行できる量子回路を生成する技術に関する。   The present invention relates to a technique for generating a quantum circuit capable of executing a quantum Fourier transform on a symmetry group in polynomial time.

1994年、ショーアにより因数分解を高速に行う量子アルゴリズムが発見されて以降、世界中で量子アルゴリズムの研究が盛んに行われている。特に、ショーアの論文の末尾で提案された未解決問題は注目を集め、多くの研究者たちがそれらの問題に対する高速なアルゴリズムの発見を競ってきた。中でも、もっとも有名な問題はグラフ同型性判定問題である。グラフ同型性判定問題とは、2つのグラフが与えられたときに、それらのグラフの頂点間の写像で、辺を保存するものが存在するかどうかを判定する問題である。例えば、図1の例では、G1とG2は同型だが、それらとG3は同型ではない。グラフ同型性判定問題は、パターンマッチングの一種であり、高速なアルゴリズムが見つかれば、その応用範囲はきわめて広い。 Since the discovery of a quantum algorithm that performs factoring at high speed by Shower in 1994, research on quantum algorithms has been actively conducted all over the world. In particular, unresolved problems proposed at the end of Shore's papers have attracted attention, and many researchers have competed to find fast algorithms for those problems. Among them, the most famous problem is the graph isomorphism determination problem. The graph isomorphism determination problem is a problem in which, when two graphs are given, it is determined whether there exists a mapping between vertices of the graphs that preserves edges. For example, in the example of FIG. 1, G 1 and G 2 are the same type, but they and G 3 are not the same type. The graph isomorphism determination problem is a kind of pattern matching. If a fast algorithm is found, its application range is very wide.

グラフ同型性判定問題は、因数分解よりも難しい問題で、現在のコンピュータ上で高速なアルゴリズムは見つかっていない。一方、グラフ同型性判定問題は量子コンピュータでも解くことが困難とされるNP完全問題よりやさしく、高速な量子アルゴリズムが見つかる可能性がある。   The graph isomorphism determination problem is more difficult than factorization, and no fast algorithm has been found on current computers. On the other hand, the graph isomorphism determination problem is easier than the NP complete problem, which is difficult to solve even with a quantum computer, and a fast quantum algorithm may be found.

ショーアのアルゴリズムで最も重要な量子回路は、{0,1,…,n−1}を元としてもつ巡回群であるZn上の量子フーリエ変換である。量子フーリエ変換には効率的な量子回路が存在し、このことが因数分解の効率的な実行に重要な役割を果たす。なぜなら、量子フーリエ変換はZnの部分群の周期情報を取り出す役割を果たすからである。ショーアのアルゴリズムをグラフ同型性判定問題に拡張するための最も素直な方法は、ショーアのアルゴリズムにおけるZn上の量子フーリエ変換を対称群Sn上の量子フーリエ変換で置き換えることである。ここで、対称群Snとは、与えられた自然数nに対して、n個の異なる文字の集合からそれ自身への一対一対応全体を表す。n個の文字に1,2,…,nという数字を割り当てれば、{1,2,…,n−1,n}の置換によって作られる群である。Snはn!個の元をもち、置換の積を群の演算とみなす。 The most important quantum circuits in algorithms Shore is, {0,1, ..., n- 1} is a quantum Fourier transform on Z n is a cyclic group having the based. The quantum Fourier transform has an efficient quantum circuit, which plays an important role in the efficient execution of factorization. This is because the quantum Fourier transform is from serve to retrieve cycle information subgroup of Z n. The most straightforward way to extend the algorithm Shore the graph isomorphism problem is to replace the quantum Fourier transform on Z n in the algorithm of Shore quantum Fourier transform on the symmetric group S n. Here, the symmetric group S n represents the whole one-to-one correspondence from a set of n different characters to a given natural number n. If the numbers 1,2, ..., n are assigned to n characters, it is a group created by the substitution of {1,2, ..., n-1, n}. S n has n! Elements, and considers the product of the permutation as a group operation.

Sn上の量子フーリエ変換が多項式時間で実行できることを最初に示したのは、Beals(例えば、非特許文献1参照。)である。 The quantum Fourier transform on S n is shown for the first time can be performed in polynomial time is Beals (e.g., see Non-Patent Document 1.).

後にMooreらが、非可換群上の量子フーリエ変換を含む多くの変換に対して効率的な量子回路の存在を証明した(例えば、非特許文献2参照。)。ここでいう効率的な量子回路とは、入力量子ビット数nに対して多項式サイズO(poly(n))で構成できる量子回路が存在するということを意味する。   Later, Moore et al. Proved the existence of efficient quantum circuits for many transformations including quantum Fourier transformations on non-commutative groups (see, for example, Non-Patent Document 2). An efficient quantum circuit here means that there exists a quantum circuit that can be configured with a polynomial size O (poly (n)) for the number of input qubits n.

Robert Beals, “Quantum computation of Fourier transforms over symmetric groups”, In ACM, editor, Proceedings of the twenty-ninth annual ACM Symposium on the Theory of Computing: El Paso, Texas, May 4--6, 1997, pp. 48--53, New York, NY, USA, 1997. ACM Press.Robert Beals, “Quantum computation of Fourier transforms over symmetric groups”, In ACM, editor, Proceedings of the twenty-ninth annual ACM Symposium on the Theory of Computing: El Paso, Texas, May 4--6, 1997, pp. 48 --53, New York, NY, USA, 1997. ACM Press. C. Moore and D. Rockmore, “Generic quantum fourier transforms”, Technical Report quant-ph/0304064, Quantum Physics e-Print Archive, 2003.C. Moore and D. Rockmore, “Generic quantum fourier transforms”, Technical Report quant-ph / 0304064, Quantum Physics e-Print Archive, 2003.

しかしながら、非特許文献1及び2では、対称群Sn上の量子フーリエ変換に対して効率的な、すなわち多項式サイズの量子回路が存在することが理論的に示されているものの、具体的な量子回路の構成方法までは示されていない。量子コンピュータ上で演算を実行するためには、具体的な量子回路を構成する必要がある。 However, Non-Patent Documents 1 and 2, efficient against quantum Fourier transform on the symmetric group S n, i.e. although it has been shown theoretically that there is a quantum circuit polynomial size, specific quantum The circuit configuration method is not shown. In order to execute operations on the quantum computer, it is necessary to configure a specific quantum circuit.

この発明の目的は、対称群Sn上の量子フーリエ変換を実行するための多項式サイズの量子回路を生成する量子回路生成方法、プログラム及びその記録媒体を提供することである。 The purpose of this invention, a quantum circuit generation method for generating a quantum circuit polynomial size for performing quantum Fourier transform on the symmetric group S n, is to provide a program and a recording medium.

この発明の一態様による量子回路生成装置は、nを3以上の予め定められた整数とし、ブラテリダイアグラムにおけるn-1番目の階層のan-1個ノードにそれぞれ対応するan-1個の既約表現をρi(i=1,2,…,an-1)とし、既約表現ρiのti個の子ノードにそれぞれ対応するti個の既約表現をρij(j=1,2,…,ti)とし、既約表現ρiijの表現空間の次元数をそれぞれdρi,dρijとして、箱の数がnの標準ヤング盤のそれぞれに対応するアダプテッドゲルファンドツェッテリン基底である正規直交基底を計算する正規直交基底計算部と、b=0,1,2,…,n-1とし、gb=(1,2,…,n)b∈Snとして、ブラテリダイアグラムにおけるn番目の階層のn個ノードにそれぞれ対応するn個の既約表現ρijの標準ヤング盤に対応する正規直交基底を用いてgbを表した行列表現ρij(gb)の直和である行列表現ρ(gb)を生成する処理を各bについて行い、生成された行列表現ρ(g0),ρ(g1),…,ρ(gn-1)を構成する列行列を左上に位置する列行列から順次所定の値を乗算して組み合わせてdρi・n×dρi・nの行列Mρiを構成する処理を各iについて行い、dρ1個のMρ1,dρ2個のMρ2,…,dρan-1個のMρan-1の直和を行列Gnとし、n次正方行列をInとし、対称群Sn-1上の量子フーリエ変換をFSn-1とし、(×)をテンソル積とし、Pn-1を(In(×)FSn-1)を(FSn-1(×)In)に変換する置換とし、・を行列・の共役転置とし、GnPn-1(In(×)FSn-1)Pn-1 を対称群Sn上の量子フーリエ変換FSnとする量子回路生成部と、を含む。 In the quantum circuit generation device according to an aspect of the present invention, n is a predetermined integer equal to or greater than 3, and an n-1 pieces corresponding to an n-1 nodes of the ( n-1 ) th hierarchy in the blater diagram the irreducible representation ρ i (i = 1,2, ... , a n-1) and then, the t i number of irreducible representations corresponding respectively to t i-number of child nodes of the irreducible representations ρ i ρ ij ( j = 1,2, ..., a t i), irreducible representation [rho i, d the number of dimensions of the representation space of the [rho ij respectively .rho.i, as d ρij, number of boxes correspond to the respective standard Young Release of n An orthonormal basis calculation unit for calculating an orthonormal basis which is an adapted gel fund Zetterin base, and b = 0,1,2, ..., n-1 and g b = (1,2, ..., n) b ∈ A matrix representation ρ ij representing g b using an orthonormal basis corresponding to the standard Young's board of n irreducible representations ρ ij each corresponding to n nodes of the nth layer in the literary diagram as S n in direct sum of (g b) That performs a process of generating a matrix representation ρ (g b) for each b, the generated matrix representation ρ (g 0), ρ ( g 1), ..., the column matrix constituting the ρ (g n-1) The process of constructing a matrix M ρi of d ρi・ n × d ρi・ n by multiplying by a predetermined value sequentially from the column matrix located at the upper left is performed for each i, and d ρ1 M ρ1 , d ρ2 of M ρ2, ..., d the direct sum of ρan-1 pieces of M ρan-1 and matrix G n, a n-order square matrix and I n, the quantum Fourier transform on the symmetric group S n-1 F Sn-1 and then, the (×) and the tensor product, a replacement for converting the P n-1 and (I n (×) F Sn -1) to (F Sn-1 (×) I n), of a-† matrix, and conjugate transposition, including a quantum circuit generator to G n P n-1 (I n (×) F Sn-1) P n-1 † the on symmetric group S n quantum Fourier transform F Sn.

対称群Sn上の量子フーリエ変換を実行するための多項式サイズの量子回路を生成することができる。 It is possible to generate a quantum circuit polynomial size for performing quantum Fourier transform on the symmetric group S n.

グラフ同型性判定問題を説明するための図。The figure for demonstrating the graph isomorphism determination problem. ヤング図形を説明するための図。The figure for demonstrating a young figure. ヤング盤を説明するための図。The figure for demonstrating a Young board. 標準ヤング図形を説明するための図。The figure for demonstrating a standard young figure. 対称群S3上の量子フーリエ変換Fs3の量子回路を例示する図。Diagram illustrating a quantum circuit quantum Fourier transform F s3 on symmetric group S 3. ブラテリダイアグラムを説明するための図。The figure for demonstrating a blater diagram. ブラテリダイアグラムの性質を説明するための図。The figure for demonstrating the property of a blateri diagram. Mρiの構成を説明するための図。The figure for demonstrating the structure of M ( rho) i . 実施形態の量子回路生成装置の構成を説明するためのブロック図。The block diagram for demonstrating the structure of the quantum circuit generation apparatus of embodiment. Vandermonde行列式を説明するための図。The figure for demonstrating Vandermonde determinant. 正規直交基底の計算の方法を説明するための図。The figure for demonstrating the method of calculation of an orthonormal basis. 正規直交基底の計算の方法を説明するための図。The figure for demonstrating the method of calculation of an orthonormal basis. 正規直交基底の計算の方法を説明するための図。The figure for demonstrating the method of calculation of an orthonormal basis. 正規直交基底の計算の方法を説明するための図。The figure for demonstrating the method of calculation of an orthonormal basis. 正規直交基底の計算の方法を説明するための図。The figure for demonstrating the method of calculation of an orthonormal basis. 正規直交基底の計算の方法を説明するための図。The figure for demonstrating the method of calculation of an orthonormal basis. Mρiを計算するためのアルゴリズムのフローチャート。The flowchart of the algorithm for calculating Mρi . ρ(gi)の構成を説明するための図。diagram for explaining the structure of ρ (g i). G4の構成を説明するための図。Diagram for explaining the structure of G 4. 対称群S4上の量子フーリエ変換Fs4の量子回路を例示する図。Diagram illustrating a quantum circuit quantum Fourier transform F s4 on symmetric group S 4. 実施形態の量子回路生成装置を説明するためのフローチャート。The flowchart for demonstrating the quantum circuit production | generation apparatus of embodiment.

まず、この発明を理解するための背景知識について説明する。   First, background knowledge for understanding the present invention will be described.

Sn(nは自然数)上の量子フーリエ変換を定義する前に、S2,S3の場合の例を用いながら対称群の表現論の基礎を解説する。Gを群とする。適当なベクトル空間Vに対して、写像
ρ:G→U(V)
が群の演算と可換になるとき(つまり写像が準同型のとき)、ρを表現と呼び、Vを表現空間と呼ぶ。W⊆Vがρ(G)で不変になるとき、Wを不変部分空間と呼ぶ。V(空間全体)と{0}は明らかに普遍不変なため、自明な不変部分空間と呼ばれる。不変部分空間として自明なものしか存在しないとき、ρを既約表現と呼ぶ。
Before defining the quantum Fourier transform on S n (where n is a natural number), the basics of the representation theory of symmetric groups will be explained using examples of S 2 and S 3 . G is a group. For an appropriate vector space V, the mapping ρ: G → U (V)
Is commutative with group operations (ie when the mapping is homomorphic), ρ is called an expression and V is called an expression space. When W ⊆ V becomes invariant with ρ (G), W is called an invariant subspace. V (whole space) and {0} are obviously universally invariant, so they are called trivial invariant subspaces. When there is only an obvious invariant subspace, ρ is called an irreducible expression.

例えば、S3の元をg0=(1), g1=(1,2,3), g2=(1,3,2), g3=(1,2), g4=(2,3), g5=(1,3)と表記する。対称群は、全ての並べ替えの操作を元とする集合である。g0=(1)は単位元、つまり、順番を何も変えない操作を表す。(a,b,c)は、aをbに、bをcに、cをaに順番を1つずつ後ろにずらす操作を意味する。(a,b)は、aとbを入れ替える操作である。 For example, let S 3 be g 0 = (1), g 1 = (1,2,3), g 2 = (1,3,2), g 3 = (1,2), g 4 = (2 , 3), g 5 = (1,3). A symmetric group is a set based on all sort operations. g 0 = (1) represents a unit element, that is, an operation that does not change the order. (a, b, c) means an operation of shifting the order back one by one from a to b, b to c, c to a. (a, b) is an operation for exchanging a and b.

このとき、   At this time,

Figure 0005700827
Figure 0005700827

で定義されるρは、準同型写像であるため表現であるが、既約ではない。なぜなら、 Ρ defined by is an expression because it is a homomorphic map, but is not irreducible. Because

Figure 0005700827
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は非自明な不変部分空間だからである。後に述べるとおりS3の既約表現は3つしかなく、上記の表現はその中には入らない。 Because is a non-trivial invariant subspace. After described as irreducible representations of S 3 is only three, the above expression does not enter therein.

一般に、Snの既約表現はヤング図形(Young diagram)によって列挙することができる。ヤング図形を用いたSnの表現論の詳細は専門書に譲り、ここでは発明を理解するために必要な最小限の説明にとどめる。ヤング図形とは、四角い箱を左上づめに並べた図形である。図2に、箱の数が2,3,4の場合のヤング図形をすべて列挙する。図2のλの式で表現されるように、各ヤング図形は上から順に列ごとの箱の数をリスト形式で並べた形で記述される。n=3の例を見ると、λ=(3)は1列に3つの箱が並んだヤング図形に対応し、λ=(2,1)は一列目に2個、二列目に1個の箱が並んだヤング図形に対応し、λ=(1,1,1)は一列目に1個、二列目に1個、3列目に1個の箱を並べたヤング図形に対応する。 In general, irreducible representation of S n may be enumerated by Young tableau (Young diagram). The details of Sn 's representation theory using Young's figures are handed over to technical books, and here, only the minimum explanation necessary for understanding the invention is given. A young figure is a figure in which square boxes are arranged at the top left. FIG. 2 lists all the Young figures when the number of boxes is 2,3,4. As represented by the equation of λ in FIG. 2, each Young figure is described in a form in which the number of boxes for each column is arranged in a list from the top. Looking at the example of n = 3, λ = (3) corresponds to a Young figure with three boxes in a row, λ = (2,1) has two in the first row, and one in the second row Λ = (1,1,1) corresponds to a Young figure with one box in the first row, one in the second row, and one box in the third row .

Snの既約表現は、箱の数がnのヤング図形に一対一で対応することが知られている。S3の既約表現が3つなのは、n=3の場合のヤング図形が3種類であるためである。 It is known that the irreducible representation of S n corresponds one-to-one to a Young figure with n boxes. The reason why there are three irreducible representations of S 3 is that there are three types of Young figures when n = 3.

ヤング図形のそれぞれの箱に数字を書き込んだ図形をヤング盤(Young tableau)と呼ぶ。ヤング盤を図3に例示する。ヤング盤の中で、全ての行と列に関して、書き込まれる数字が下に行くほど大きく、かつ右に行くほど大きくなっているものを標準ヤング盤と呼ぶ。標準ヤング盤を図4に例示する。   A figure in which numbers are written in each box of a young figure is called a Young tableau. A Young board is illustrated in FIG. Among all the Young's discs, the numbers that are written are larger as they go down and larger toward the right for all rows and columns. A standard Young disc is illustrated in FIG.

各ヤング図形に対する標準ヤング盤の数は、ヤング図形に対応する表現の表現空間の次元数に一致することが知られている。表現ρに対する表現空間の次元数をdρで表す。すると、次の式が成立する。 It is known that the number of standard Young discs for each Young figure matches the number of dimensions of the expression space of the expression corresponding to the Young figure. The number of dimensions of the expression space for the expression ρ is represented by d ρ . Then, the following formula is established.

Figure 0005700827
Figure 0005700827

(+)ρをSnの表現全体の直和とすると、(+)ρはΣρdρ次元の空間上のユニタリ行列で表現できる。例えば、n=2の場合、ヤング図形の数は2で、標準ヤング盤の個数は1+1=2なので、S2の各元は2×2行列で表現できる。 (+) When the [rho a direct sum of the overall representation of S n, (+) [rho can be expressed by the unitary matrix in the space of sigma [rho d [rho dimension. For example, when n = 2, the number of Young figures is 2 and the number of standard Young discs is 1 + 1 = 2, so each element of S 2 can be represented by a 2 × 2 matrix.

Figure 0005700827
Figure 0005700827

また、n=3の場合、ヤング図形の数は3で、標準ヤング盤の個数は1+2+1=4なので、Snの各元は4×4行列で表現できる。各行列は、1×1、2×2、1×1のブロック行列の直和となっている。 Further, in the case of n = 3, the number of young figure 3, the number of standard Young board is because 1 + 2 + 1 = 4, the original S n can be expressed by 4 × 4 matrix. Each matrix is a direct sum of 1 × 1, 2 × 2, and 1 × 1 block matrices.

Figure 0005700827
Figure 0005700827

次に、対称群上の量子フーリエ変換について説明する。上記の4×4で表現されたρ(g1),ρ(g2),…,ρ(g5)の行列の要素に、定数を掛けて並べると、量子フーリエ変換になる。対称群S2上の量子フーリエ変換FS2及び対称群S3上の量子フーリエ変換FS3を具体的に書くと、以下のようになる。 Next, the quantum Fourier transform on the symmetry group will be described. When the elements of the matrix of ρ (g 1 ), ρ (g 2 ),..., Ρ (g 5 ) expressed by the above 4 × 4 are multiplied by a constant, a quantum Fourier transform is obtained. The quantum Fourier transform F S2 on the symmetric group S 2 and the quantum Fourier transform F S3 on the symmetric group S 3 are specifically written as follows.

Figure 0005700827
Figure 0005700827

FS2はアダマール変換に等しい。FS3は以下のように書き換えることができる。 F S2 is equal to the Hadamard transform. F S3 can be rewritten as follows.

Figure 0005700827
Figure 0005700827

FS3の量子回路を図5に示す。ここで、1番目の線はqubit、2番目の線はqutritを表す。なお、qubitは1つの素子で|0>と|1>の2状態の重ね合わせ状態を表現する素子であり、qutritは1つの素子で|0>,|1>,|2>の3状態の重ね合わせ状態を表現する素子である。また、図5で白丸で示された2番目のゲートは制御ビットである1番目のビットが|0>のときに標的ビットである2番目のビットに2番目の線上に載っている3×3行列で表わされる演算を施すことを意味する。さらに、図5で黒丸で示された3番目のゲートは、いわゆるControlled rotation gateであり、制御ビットである1番目のビットが|1>のときに標的ビットである2番目のビットに2番目の線上に載っている3×3行列で表わされる演算を施すことを意味する。 The quantum circuit of F S3 is shown in FIG. Here, the first line represents qubit and the second line represents qutrit. Qubit is an element that expresses the superposition state of two states of | 0> and | 1> with one element, and qutrit has three elements of | 0>, | 1>, and | 2> with one element. It is an element that expresses the overlapping state. Further, the second gate indicated by a white circle in FIG. 5 is 3 × 3 placed on the second line on the second bit which is the target bit when the first bit which is the control bit is | 0>. This means that an operation represented by a matrix is performed. Further, the third gate indicated by a black circle in FIG. 5 is a so-called Controlled rotation gate, and the second bit that is the target bit is the second bit when the first bit that is the control bit is | 1>. This means that an operation represented by a 3 × 3 matrix placed on the line is performed.

4以上のnに対する量子フーリエ変換Fsnは、ヤング図形の系統を図示したダイアグラムであるブラテリダイアグラムによりの帰納的な定義することができる。 The quantum Fourier transform F sn for n of 4 or more can be recursively defined by a blatter diagram, which is a diagram illustrating a system of Young figures.

各ヤング図形は、それより1つ箱の数が多いヤング図形を子として持つと考えることにより、1つの箱からできたヤング図形を頂点とし、n段目のノードがn個の箱を持つヤング図形で構成される図で表現できる。これをブラテリダイアグラムと呼んでいる。ブラテリダイアグラムを図6に例示する。   Each Young figure has a Young figure as a child with a larger number of one box as a child, so that the Young figure with one box is the apex and the nth node has n boxes. It can be expressed as a figure composed of figures. This is called a blater diagram. A bratter diagram is illustrated in FIG.

すでに説明したとおり、Snの既約表現はn個の箱を持つヤング図形に一対一に対応している。そこで、ブラテリダイアグラムのn段目を見れば、Snの既約表現が列挙されている。また、図6の各ノードに付された数字は、頂点を1として頂点からたどった各ノードまでの道の総数であり、各ヤング図形の表現空間の次元数に一致することが知られている。そこで、表現ρに対応するヤング図形のノードに記された数字を表現空間の次元数と同じ記号であるdρiで表す。 As already described, irreducible representation of S n is a one-to-one correspondence to the Young tableau with n box. So, if you look at the n-th stage of the bra Teri diagram, irreducible representation of S n are listed. The numbers given to each node in FIG. 6 are the total number of paths from the vertex to each node, with the vertex being 1, and it is known that the number matches the number of dimensions in the expression space of each Young figure. . Therefore, the number written at the node of the Young figure corresponding to the expression ρ i is represented by d ρi which is the same symbol as the number of dimensions in the expression space.

ブラテリダイアグラムの各ノードの数字に関して、以下のことが成り立つ。   The following holds for the number of each node in the blater diagram:

Figure 0005700827
Figure 0005700827

Figure 0005700827
Figure 0005700827

n=4の場合を考える。S3の既約表現ρ1,ρ2,ρ3と、それらの子ノードρ11,ρ12,ρ21,ρ22,ρ23,ρ31,ρ32を図7に示す。ρ1の子ノートがρ11,ρ12であり、ρ2の子ノードがρ21,ρ22,ρ23であり、ρ3の子ノードがρ31,ρ32である。ρ2についてみると、式(1)の左辺はdρ2・n=2・4=8であり、式(1)の右辺はΣj=1 3dρ2j=3+2+3=8であり、両辺の値が一致することが確認できる。 Consider the case of n = 4. FIG. 7 shows the irreducible representations ρ 1 , ρ 2 , ρ 3 of S 3 and their child nodes ρ 11 , ρ 12 , ρ 21 , ρ 22 , ρ 23 , ρ 31 , ρ 32 . The child notes of ρ 1 are ρ 11 and ρ 12 , the child nodes of ρ 2 are ρ 21 , ρ 22 and ρ 23 , and the child nodes of ρ 3 are ρ 31 and ρ 32 . Looking at ρ 2 , the left side of equation (1) is d ρ2 · n = 2 · 4 = 8, and the right side of equation (1) is Σ j = 1 3 d ρ2j = 3 + 2 + 3 = 8. Can be confirmed.

ブラテリダイアグラムの各ノードの数字から、量子フーリエ変換FSnを実行するために必要な行列のサイズ情報が得られる。対称群Sn上の量子フーリエ変換FSnは次のように分解されることが知られている。以下の行列において、空白の部分の成分は0である。このことは他の行列についても同様である。 The size information of the matrix necessary for executing the quantum Fourier transform F Sn can be obtained from the number of each node of the blater diagram. Quantum Fourier transform F Sn on symmetric group S n is known to be decomposed in the following manner. In the following matrix, the component of the blank part is 0. The same applies to other matrices.

Figure 0005700827
Figure 0005700827

ここで、Gnは、図8のようなブロック対角行列である。Pn-1はIn(×)FSn-1をFSn-1(×)Inに変換する置換である。この式から、量子フーリエ変換FSnは、Gn,…,G3の積で表わせる。Inはn次元の単位行列であり、(×)はテンソル積であり、・を行列・の共役転置とする。 Here, G n is a block diagonal matrix as shown in FIG. P n-1 is a substitution that converts I n (×) F Sn-1 to F Sn-1 (×) I n . From this equation, the quantum Fourier transform F Sn can be expressed by the product of G n ,..., G 3 . I n is an n-dimensional unit matrix, (×) is a tensor product, and is a conjugate transpose of the matrix.

Figure 0005700827
Figure 0005700827

FS2はアダマール変換なので、Gn,Gn-1,…,G3を実行できれば、量子フーリエ変換FSnを実行できる。そこで、この発明では、Gn,Gn-1,...,G3の具体的な行列を構成する。 Since F S2 is a Hadamard transform, the quantum Fourier transform F Sn can be performed if G n , G n−1 ,..., G 3 can be performed. Therefore, in the present invention, a specific matrix of G n , G n−1 ,..., G 3 is constructed.

Gの行列表現は、Sの元(1,2,…,n)i(i=0,1,…,n-1)の行列表現によって決まる。(1,2,…,n)iは、iだけ右にシフトする巡回置換である。例えば、(1,2,…,n)1=(1,2,3,…,n)であり、nが奇数の場合には(1,2,…,n)2=(1,3,5,…,2,4, …)であり、nが偶数の場合には(1,2,…,n)2=(1,3,5,…,n-1)(2,4,6…,n)である。Gの量子回路を構成するためには、まず行列表現を決定しなければならない。そして、Sの任意の元を行列で表現するためには、まず、表現空間の正規直交基底ベクトルを決定する必要がある。 Matrix representation of G n is, S n of the original (1,2, ..., n) i (i = 0,1, ..., n-1) determined by the matrix representation of. (1,2, ..., n) i is a cyclic permutation that shifts to the right by i. For example, (1,2, ..., n) 1 = (1,2,3, ..., n), and if n is an odd number, (1,2, ..., n) 2 = (1,3, 5, ..., 2,4, ...) and n is an even number, (1,2, ..., n) 2 = (1,3,5, ..., n-1) (2,4,6 ..., n). In order to construct a quantum circuit of Gn, a matrix representation must first be determined. Then, in order to represent a matrix of any original S n, it is first necessary to determine the orthonormal basis vectors of representation space.

量子回路生成装置は、図9に示すように、入力部1、ブラテリダイアグラム取得部2、正規直交基底計算部3、量子回路生成部4、基本ゲート分解部5及び出力部6を備える。量子回路生成装置は、図21に例示された量子回路生成方法の各ステップの処理を行う。   As shown in FIG. 9, the quantum circuit generation device includes an input unit 1, a battery diagram acquisition unit 2, an orthonormal basis calculation unit 3, a quantum circuit generation unit 4, a basic gate decomposition unit 5, and an output unit 6. The quantum circuit generation device performs processing of each step of the quantum circuit generation method illustrated in FIG.

入力部1は、対称群の次数を取得する。入力部1は、例えばキーボード、マウス等の入力機器であり、それらの入力機器を用いてユーザにより対称群の次数が入力される。Snに対する量子フーリエ変換FSnの量子回路を生成する場合、次数nが入力される。次数nについての情報は、量子回路生成装置の各部に送信される。 The input unit 1 acquires the order of the symmetric group. The input unit 1 is an input device such as a keyboard and a mouse, for example, and the order of the symmetric group is input by the user using these input devices. When generating a quantum circuit of the quantum Fourier transform F Sn for S n , the order n is input. Information about the order n is transmitted to each unit of the quantum circuit generation device.

ブラテリダイアグラム取得部2は、図6に例示示したような対称群Snに対するブラテリダイアグラムについての情報を取得する。ブラテリダイアグラム取得部2は、ブラテリダイアグラムについての情報が予め記憶されたブラテリダイアグラム21からブラテリダイアグラムについての情報を読み込んでも良いし、必要に応じてブラテリダイアグラムについての情報を適宜計算してもよい。ブラテリダイアグラムについての情報は、正規直交基底計算部3及び量子回路生成部4に送信される。 Bra Teri diagram acquiring unit 2 acquires information about the bra Terri diagram for symmetric group S n, as shown illustrated in FIG. The battery diagram acquisition unit 2 may read information about the battery diagram from the battery diagram 21 in which information about the battery diagram is stored in advance, and appropriately calculates information about the battery diagram as needed. May be. Information about the battery diagram is transmitted to the orthonormal basis calculation unit 3 and the quantum circuit generation unit 4.

正規直交基底計算部3は、アダプテッドゲルファンドツェッテリン基底(adapted Gel’fand-Tsetlin Basis)である正規直交基底を計算する(ステップS1)。計算された正規直交基底は、表現空間の正規直交基底ベクトルを構成する。計算された正規直交基底についての情報は、量子回路生成部4に送信される。   The orthonormal basis calculation unit 3 calculates an orthonormal basis which is an adapted gel'fand-Tsetlin Basis (step S1). The calculated orthonormal basis constitutes an orthonormal basis vector of the expression space. Information about the calculated orthonormal basis is transmitted to the quantum circuit generation unit 4.

量子回路生成部4は、正規直交基底計算部3で求めた計算された正規直交基底から行列表現を求め、Gm(m=3,4,…,n)に対する量子回路を生成し、対称群Sn上の量子フーリエ変換FSnの量子回路を生成する(ステップS2)。生成された量子回路についての情報は、基本ゲート分解部5に送信される。 The quantum circuit generation unit 4 obtains a matrix representation from the orthonormal basis calculated by the orthonormal basis calculation unit 3, generates a quantum circuit for G m (m = 3,4,..., N), and generates a symmetric group. generating a quantum circuit quantum Fourier transform F Sn on S n (step S2). Information about the generated quantum circuit is transmitted to the basic gate decomposition unit 5.

基本ゲート分解部5は、量子回路生成部4で求めた量子回路を、量子コンピュータ上の基本演算の系列に変換する(ステップS3)。この部分は周知技術を利用することができる。変換された量子コンピュータ上の基本演算の系列についての情報は、出力部6に送信される。   The basic gate decomposition unit 5 converts the quantum circuit obtained by the quantum circuit generation unit 4 into a series of basic operations on the quantum computer (step S3). A well-known technique can be used for this part. Information about the sequence of basic operations on the converted quantum computer is transmitted to the output unit 6.

量子回路生成部4で出力される量子回路は、qubit, qutrit, quatritのように複数種類の素子を組み合わせて実現される演算系列となっている。実際の量子コンピュータ上で実行する際には、全てを同じ素子、例えばqubitに統一して、qubit上の1qubit又は2qubit間の演算を行う基本ゲートの系列に変換することが現実的である。Gm(m=3,4,...,n)に対応する制御ユニタリ演算における標的ビットの演算であるdρi・n×dρi・n行列(i=1,2,...,an-1)や上述の通常とは異なる交換演算は、より大きい2m×2m行列に埋め込み、例えば参考文献1に記載されたなどの分解方法を用いて、qubit上の基本ゲートの系列に変換してもよい。 The quantum circuit output from the quantum circuit generation unit 4 is an arithmetic sequence realized by combining a plurality of types of elements such as qubit, qutrit, and quatrit. When executed on an actual quantum computer, it is realistic to unify all of them into the same element, for example, a qubit, and convert them into a series of basic gates that perform operations between 1 qubit or 2 qubits on the qubit. D ρi · n × d ρi · n matrix (i = 1,2, ..., a) which is the target bit operation in the control unitary operation corresponding to G m (m = 3,4, ..., n) n-1 ) and the above-mentioned unusual exchange operations are embedded in a larger 2 m × 2 m matrix, for example, using a decomposition method such as that described in Ref. It may be converted.

〔参考文献1〕Y. Nakajima, Y. Kawano, and H. Sekigawa, A New Algorithm for Producing Quantum Circuits using KAK Decompositions, Quantum Information and Computation, Vol. 6, No. 1, pp. 67-80, 2006.
出力部6は、ディスプレイ、プリンタ等の出力装置であり、量子コンピュータ上の基本演算の系列についての情報を出力しユーザに知覚させる。
[Reference 1] Y. Nakajima, Y. Kawano, and H. Sekigawa, A New Algorithm for Producing Quantum Circuits using KAK Decompositions, Quantum Information and Computation, Vol. 6, No. 1, pp. 67-80, 2006.
The output unit 6 is an output device such as a display and a printer, and outputs information about a series of basic operations on the quantum computer to make the user perceive.

以下、この発明の主要部である正規直交基底計算部3と量子回路生成部4について、詳細に説明する。   Hereinafter, the orthonormal basis calculation unit 3 and the quantum circuit generation unit 4 which are main parts of the present invention will be described in detail.

まず、正規直交基底計算部3が生成するアダプテッドゲルファンドツェッテリン基底(adapted Gel’fand-Tsetlin Basis)について説明する。Snの任意の元の行列表現を確定させるためには、まず、表現空間の正規直交基底ベクトルを定めなければならない。表現空間の正規直交基底ベクトルの取り方は一意ではないので、基底ベクトルの取り方によって異なる行列表現になる。しかし、後に量子回路を構成するときに効率的な量子回路とするためには、アダプテッドゲルファンドツェッテリン基底を選ぶ必要がある。ここで、ρのアダプテッドゲルファンドツェッテリン基底(adapted Gel’fand-Tsetlin Basis)とは以下の条件を満たすorthonormal basis v1,…,vのことである。 First, the adapted Gel'fand-Tsetlin Basis generated by the orthonormal basis calculation unit 3 will be described. To determine any original matrix representation of S n must first define the orthonormal basis vectors of representation space. Since the method of taking orthonormal basis vectors in the expression space is not unique, the matrix representation differs depending on the way of taking the basis vectors. However, in order to make an efficient quantum circuit later when the quantum circuit is constructed, it is necessary to select an adapted gel fund zetterin base. Here, “adapted Gel'fand-Tsetlin Basis” of ρ is orthonormal basis v 1 ,..., V that satisfies the following conditions.

ρはヤング図形と一対一で対応している。ブラテリダイアグラムにおけるρの親ノードに対応する表現を、   ρ has a one-to-one correspondence with the Young figure. The expression corresponding to the parent node of ρ in the blateri diagram is

Figure 0005700827
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とする。ブラテリダイアグラムの性質から、 And From the nature of the blater diagram,

Figure 0005700827
Figure 0005700827

が成立する。ρをSnの表現とすると、任意のg∈Snは適当な正規直交基底を決めるとdρ・dρ行列で表現される。一方、ρ(i=1,2,…,an-1)はSn-1の表現なので、任意のg∈Sn-1は適当な正規直交基底を決めるとdρi・dρi行列で表現される。このとき、任意のg∈Snに対して、 Is established. If ρ is an expression of S n , an arbitrary g∈S n is expressed by a d ρ · d ρ matrix when an appropriate orthonormal basis is determined. On the other hand, since ρ i (i = 1, 2,..., A n-1 ) is an expression of S n-1 , an arbitrary g∈S n-1 determines the d ρi · d ρi matrix when an appropriate orthonormal basis is determined. It is expressed by At this time, for any g∈S n

Figure 0005700827
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が成立する正規直交基底をアダプテッドゲルファンドツェッテリン基底と呼ぶ。アダプテッドゲルファンドツェッテリン基底の存在は保証されているが、一意ではない。アダプテッドゲルファンドツェッテリン基底を用いると、Sn-1の元はブロック対角行列で表現される。 An orthonormal basis for which is established is called an adapted gel fund Zetterin basis. The existence of an adapted gel fund zetterin basis is guaranteed but not unique. Using the adapted gel fund Zetterin basis, the element of Sn -1 is represented by a block diagonal matrix.

アダプテッドゲルファンドツェッテリン基底を適当に選ぶことにより、Snの任意の元はdρ・dρ行列で表現される。このように、Snの任意の元の行列表現が定まると、それに応じてSn上の量子フーリエ変換を以下のように定義することができる。[ρ(g)]α,βは、ρ(g)の[α,β]成分である。 By choosing Adapted Gelfand Tsue' endothelin basal appropriate, any original S n is represented by d ρ · d ρ matrix. Thus, if any of the original matrix representation of S n is determined, the quantum Fourier transform on S n can be defined as follows accordingly. [ρ (g)] α, β is the [α, β] component of ρ (g).

Figure 0005700827
Figure 0005700827

次に、シュペヒト(Spechet)多項式について説明する。Vandermonde行列式Δ(x1,…,xn)を Next, the Spechet polynomial will be described. Vandermonde determinant Δ (x 1 ,…, x n )

Figure 0005700827
Figure 0005700827

と定義する。図10に、1×1の箱から構成されるヤング図形のVandermonde行列式Δ(x1)、2×1の箱から構成されるヤング図形のVandermonde行列式Δ(x1,x2)、3×1の箱から構成されるヤング図形のVandermonde行列式Δ(x1,x2,x3)及び4×1の箱から構成されるヤング図形のVandermonde行列式Δ(x1,x2,x3,x4)を示す。 It is defined as FIG. 10 shows a Vandermonde determinant Δ (x 1 ) of a Young figure composed of 1 × 1 boxes, a Vandermonde determinant Δ (x 1 , x 2 ) of a Young figure composed of 2 × 1 boxes, Young figure Vandermonde determinant Δ (x 1 , x 2 , x 3 ) composed of × 1 boxes and Young figure Vandermonde determinant Δ (x 1 , x 2 , x composed of 4 × 1 boxes 3 , x 4 ).

行の数がm、列の数が1であるヤング盤Tに対し、シュペヒト多項式Δ(T)を、   For a Young disc T with m rows and 1 columns, the Specht polynomial Δ (T) is

Figure 0005700827
Figure 0005700827

と定義し、行の数がmであり列の数がiである一般のヤング盤Tに対しは、シュペヒト多項式Δ(T)を、 For a general Young board T with m rows and i columns, the Specht polynomial Δ (T) is

Figure 0005700827
Figure 0005700827

と定義する。 It is defined as

ただし、TjはTの第j列を取り出したヤング盤、Δ(Tj)はヤング盤に書かれている数字を添え字としたVandermonde行列式である。例えば、Tが3列からなり、Tに書かれている数字が第1列の上から1、4、5、第2列の上から2、3、第3列の上から6、7なら、 Where T j is a Young's board from which the j-th column of T is taken out, and Δ (T j ) is a Vandermonde determinant with a number written on the Young board as a subscript. For example, if T consists of 3 columns and the numbers written on T are 1, 4, 5 from the top of the first column, 2, 3 from the top of the second column, 6, 7 from the top of the third column,

Figure 0005700827
Figure 0005700827

となる。 It becomes.

gをSnの元とする。サイズがnのヤング盤Tに対応するシュペヒト多項式Δ(T)に対し、g(Δ(T))を、Δ(T)においてxiの添え字iをg(i)に書き換えたものとする。サイズがnのヤング図形を1つ固定し、それに1からnの数字を記入したヤング盤に対応するシュペヒト多項式全体の、係数を複素とする一次結合で書ける多項式全体は複素数上の有限次元のベクトル空間Vとなる。 the g to the original S n. For a Specht polynomial Δ (T) corresponding to a Young's board T of size n, g (Δ (T)) is rewritten as subscript i of x i to g (i) in Δ (T) . An entire polynomial that can be written by a linear combination with a coefficient as a whole of the entire Specht polynomial corresponding to a Young board with a Young figure of size n fixed and a number from 1 to n written on it is a finite-dimensional vector over complex numbers It becomes space V.

Vの基底として、標準ヤング盤に対応するシュペヒト多項式の全体を取ることができることが知られている。また、上記g∈Snの作用はVの線形変換に自然に拡張されるので、SnからU(V)への写像が得られる。この写像は準同型となるので、Vを表現空間とするSnの表現となる。この表現が既約であること、Snの既約表現は、サイズがnのすべてのヤング図形に対してこのように作った表現で尽くされることが知られている。ただし、標準ヤング盤に対応するシュペヒト多項式全体からなる基底は、アダプテッドゲルファンドツェッテリン基底にはなっていない。 It is known that the whole of the Specht polynomial corresponding to the standard Young's board can be taken as the basis of V. Further, since the operation of the G∈S n is naturally extended to linear transformation and V, the mapping from S n to U (V) is obtained. This mapping is the homomorphic, a representation of S n to the representation space of the V. That this representation is irreducible, irreducible representation of S n are known to be exhausted by the representation size is made to this for all Young tableau of n. However, the basis consisting of the whole Specht polynomial corresponding to the standard Young's disc is not an adapted gel fund zetterin basis.

この実施形態では、アダプテッドゲルファンドツェッテリン基底を求めるために、以下の手順により、シュペヒト多項式にGram-Schmidtの正規直交化法を適用する。これにより得られる多項式からなる基底はアダプテッドゲルファンドツェッテリン基底となる。   In this embodiment, the Gram-Schmidt orthonormalization method is applied to the Specht polynomial by the following procedure in order to obtain the adapted gel fund Zetterin basis. The basis consisting of the polynomial thus obtained is the adapted gel fund Zetterin basis.

1.正規直交基底計算部3は、箱の数がnであるヤング図形を読み込む。ヤング図形は、以下に示す全順序により一列に並べられているものとする。   1. The orthonormal basis calculation unit 3 reads a Young figure having n boxes. It is assumed that the young figures are arranged in a line in the following order.

2.正規直交基底計算部3は、読み込んだヤング図形を先頭から順次1つずつ取り出し、以下の操作を行う。
(1)取りだしたヤング図形に対する標準ヤング盤を全て展開し、上で定義した全順序により一列にならべる。すなわち、順序が大きいものを後ろにする。
(2)標準ヤング盤を後ろから順に取り、対応するシュペヒト多項式にGram-Schmidtの正規直交化法を適用する。
(3)Gram-Schmidtの正規直交化法により得られた多項式を記憶部に記憶する。これらの多項式が、行列表現ρ(g1),ρ(g2),…,ρ(gn)を生成するための正規直交基底ベクトルを構成する。
2. The orthonormal basis calculation unit 3 sequentially extracts the read young figures one by one from the top and performs the following operations.
(1) Expand all standard Young's discs for the extracted Young figure and arrange them in a line according to the whole order defined above. That is, the one with the largest order is placed behind.
(2) Take the standard Young's board in order from the back and apply the Gram-Schmidt orthonormalization method to the corresponding Specht polynomial.
(3) The polynomial obtained by the Gram-Schmidt orthonormalization method is stored in the storage unit. These polynomials constitute orthonormal basis vectors for generating matrix expressions ρ (g 1 ), ρ (g 2 ),..., Ρ (g n ).

このようにして、正規直交基底計算部3は、nの標準ヤング盤のそれぞれに対応するアダプテッドゲルファンドツェッテリン基底である正規直交基底を計算する。   In this way, the orthonormal basis calculation unit 3 calculates an orthonormal basis that is an adapted gel fund Zetterin basis corresponding to each of the n standard Young's discs.

ヤング図形の全順序について説明する。箱の数がnである同じヤング図形に数字を入れた異なる2つのヤング盤T1,T2に対し、T1<T2であるとは「あるi(1≦i≦n)が存在して、すべてのj(i<j≦n)について、jが属する列はT1とT2で同じであり、T1においてiが属する列はT2においてiが属する列よりも左にあること」と定義する。こうすると、「<」は箱の数がnであるヤング図形に数字を記入したヤング盤の集合の全順序となる。 The entire order of young figures will be described. For two different Young discs T 1 and T 2 with numbers in the same Young figure with n boxes, T 1 <T 2 means that “a certain i (1 ≦ i ≦ n) exists. For all j (i <j ≦ n), the column to which j belongs is the same for T 1 and T 2 and the column to which i belongs at T 1 is to the left of the column to which i belongs at T 2 Is defined. In this way, “<” is the total order of the set of Young discs in which numbers are entered in Young figures with n boxes.

上記の正規直交基底の計算手法をS4に適用した場合の例について説明する。xiとxj(j≠i)は、互いに独立であるとする。 Additional orthonormal basis the calculation method will be described an example of applying the S 4. Assume that x i and x j (j ≠ i) are independent of each other.

1.箱の数が4であるヤング図形は図11に示すように5個ある。それを図11の順に並べる。   1. As shown in FIG. 11, there are five Young figures having four boxes. They are arranged in the order shown in FIG.

2.まず、λ1に対し、以下の操作を行う。
(1)λ1に対する標準ヤング盤は図12に図示するようにただ1つ存在する。
(2)これに対応するシュペヒト多項式は1である。これにGram-Schmidtの正規直交化法を適用すると、v1=1となる。
2. First, the following operation is performed on λ 1 .
(1) There is only one standard Young disk for λ 1 as shown in FIG.
(2) The corresponding Specht polynomial is 1. If Gram-Schmidt's orthonormalization method is applied to this, v 1 = 1.

3.次に、λ2に対して以下の操作を行う。
(1)λ2に対する標準ヤング盤は図13に示すように3個存在する。左の方ほど順序が小さい。
(2)これらに対応するシュペヒト多項式はそれぞれ以下の通り。
3. Next, the following operation is performed on λ 2 .
(1) There are three standard Young's discs for λ 2 as shown in FIG. The order is smaller toward the left.
(2) The Specht polynomials corresponding to these are as follows.

Figure 0005700827
Figure 0005700827

これらのシュペヒト多項式に対して右から順にGram-Schmidtの正規直交化法を適用すると、以下の通りとなる。   The Gram-Schmidt orthonormalization method applied to these Specht polynomials in order from the right is as follows.

Figure 0005700827
Figure 0005700827

4.λ3に対する操作は以下の通り。
(1)λ3に対する標準ヤング盤は図14に示すように2個存在する。左の方ほど順序が小さい。
(2)これらに対応するシュペヒト多項式は以下の通り。
4). The operation for λ 3 is as follows.
(1) There are two standard Young's discs for λ 3 as shown in FIG. The order is smaller toward the left.
(2) Specht polynomials corresponding to these are as follows.

Figure 0005700827
Figure 0005700827

これらのシュペヒト多項式に対して右から順にGram-Schmidtの正規直交化法を適用すると、以下の通りとなる。   The Gram-Schmidt orthonormalization method applied to these Specht polynomials in order from the right is as follows.

Figure 0005700827
Figure 0005700827

5.λ4に対する操作は以下の通り。
(1)λ4に対する標準ヤング盤は図15に示すように3個存在する。左の方ほど順序が小さい。
5. It includes the following operation for the λ 4.
(1) There are three standard Young's discs for λ 4 as shown in FIG. The order is smaller toward the left.

Figure 0005700827
Figure 0005700827

これらのシュペヒト多項式に対して後ろから順にGram-Schmidtの正規直交化法を適用すると、以下の通りとなる。   The Gram-Schmidt orthonormalization method applied to these Specht polynomials in order from the back is as follows.

Figure 0005700827
Figure 0005700827

6.最後に、λ5に対する操作は以下の通り。
(1)λ5に対する標準ヤング盤は図16に示すようにただ1つ存在する。
(2)これに対応するシュペヒト多項式は以下である。
6). Finally, the operation for λ 5 is as follows.
(1) There is only one standard Young disk for λ 5 as shown in FIG.
(2) The corresponding Specht polynomial is:

Figure 0005700827
Figure 0005700827

これにGram-Schmidtの直交化法を適用すると、以下の通りとなる。   When the Gram-Schmidt orthogonalization method is applied to this, the result is as follows.

Figure 0005700827
Figure 0005700827

次に、量子回路生成部4について説明する。量子回路生成部4は、以下のようにして、正規直交基底計算部3で求めたSnの正規直交基底を用いてSn上のフーリエ変換FSnの行列Gnの量子回路を構成する。 Next, the quantum circuit generation unit 4 will be described. Quantum circuits generating unit 4, as follows, constitute a quantum circuit of the matrix G n of the Fourier transform F Sn on S n by using the orthonormal basis of S n calculated in orthonormal basis computation unit 3.

Sn-1の各表現を Each representation of S n-1

Figure 0005700827
Figure 0005700827

とし、(an-1はSn-1の表現の個数)、ブラテリダイアグラム上でのρi(i=1,2,…,an-1)の子ノードを And then, the child nodes of (a n-1 is the number of representations of S n-1), bra Terri diagram on at ρ i (i = 1,2, ... , a n-1)

Figure 0005700827
Figure 0005700827

とする。図7に示すように、ρij(j=1,2,…,ti)には重複がある。例えば、図7の例では、ブラテリダイアグラムの上から4番目の階層の左から2つ目のノードには、ρ12とρ21の2つの表記が対応付けられている。ρ12とρ21が示すノードは同じである。 And As shown in FIG. 7, there is an overlap in ρ ij (j = 1, 2,..., T i ). For example, in the example of FIG. 7, two notations ρ 12 and ρ 21 are associated with the second node from the left of the fourth hierarchy from the top of the battery diagram. The nodes indicated by ρ 12 and ρ 21 are the same.

Snの元を、g0=(1,2,3,…,n)0, g1=(1,2,3,…,n)1,g2=(1,2,3,…,n)2,…,gn-1=(1,2,3,…,n)n-1とする。 Let S n be g 0 = (1,2,3, ..., n) 0 , g 1 = (1,2,3, ..., n) 1 , g 2 = (1,2,3, ..., n) Let 2 , ..., g n-1 = (1,2,3, ..., n) n-1 .

このとき、Gnは、図8に例示するように、 At this time, G n, as illustrated in FIG. 8,

Figure 0005700827
Figure 0005700827

の直和で表現される。また、それぞれのiに対して、 It is expressed as a direct sum of For each i,

Figure 0005700827
Figure 0005700827

はすべて同じである。この行列を、Mρiと書くことにする。各iに対するMρiを決定することができれば、Gnが求まる。 Are all the same. This matrix is written as M ρi . If M ρi for each i can be determined, G n is obtained.

Mρiは、ρ(gb)(b=0,1,…,n-1)により構成される。ρ(gb)は、ブラテリダイアグラムにおけるn番目の階層のn個ノードにそれぞれ対応するn個の既約表現ρijの標準ヤング盤に対応する上記正規直交基底を用いてgbを表した行列表現ρij(gb)の直和である行列表現である。図18に、n=4の場合のρ(gi)を模式的に表す。なお、図18では、ρ(gb)のことをρ(gi)と表記している。 M ρi is composed of ρ (g b ) (b = 0, 1,..., N−1). ρ (g b ) represents g b using the orthonormal basis corresponding to the standard Young's board of n irreducible representations ρ ij respectively corresponding to n nodes in the nth layer in the blateri diagram This is a matrix representation that is the direct sum of the matrix representation ρ ij (g b ). FIG. 18 schematically shows ρ (g i ) when n = 4. In FIG. 18, ρ (g b ) is expressed as ρ (g i ).

行列表現ρij(gb)は、既約表現ρijについての標準ヤング盤に対応する正規直交基底を用いて構成される。具体的には、行列表現ρij(gb)は、Snの元gbを、既約表現ρij(j=1,2,…,ti)についての標準ヤング盤に対応する正規直交基底が構成するベクトルに作用させることにより構成される。Snの元gbをベクトルに作用させるとは、gnで定義された置換をベクトルに施すことを意味する。例えば、gn=(1,2)であり1と2の互換である場合には、正規直交基底が構成するベクトルの中のx1とx2とを互いに入れ替えることを意味する。既約表現ρijについての標準ヤング盤に対応する正規直交基底をvi,k(k=1,…,K)と表記する。このとき既約表現ρijについての標準ヤング盤に対応する正規直交基底vi,k(k=1,…,K)が構成するベクトルvは、v=(vi,1,vi,2,…,vi,K)Tとなる。vにgbを作用させたベクトルをv→*とする。このとき、行列表現ρij(gb)は、v→*ij(gb) ・vの関係を満たす行列である。・Tは行列・の転置行列とする。 The matrix representation ρ ij (g b ) is constructed using orthonormal basis corresponding to the standard Young's board for the irreducible representation ρ ij . Specifically, the matrix representation ρ ij (g b), the original g b of S n, irreducible representation ρ ij (j = 1,2, ... , t i) orthonormal corresponding to the standard Young Release of It is constructed by acting on the vector that the base constitutes. Applying the element g b of S n to the vector means that the permutation defined by g n is applied to the vector. For example, when g n = (1,2) and 1 and 2 are compatible, it means that x 1 and x 2 in the vector formed by the orthonormal basis are interchanged. The orthonormal basis corresponding to the standard Young's board for the irreducible expression ρ ij is expressed as v i, k (k = 1,..., K). At this time, the vector v formed by the orthonormal basis v i, k (k = 1, ..., K) corresponding to the standard Young's board for the irreducible expression ρ ij is v = (v i, 1 , v i , 2 ,…, v i, K ) T. v to the vector by the action of g b and v → *. At this time, the matrix expression ρ ij (g b ) is a matrix that satisfies the relationship of v → * = ρ ij (g b ) · v .・T is a transposed matrix.

量子回路生成部4は、まず各(i,j)の組についてこの行列表現ρij(gb)を求めて、求まったρij(gb)の直和を取りρ(gb)とする。直和とは例えば図18に例示するように、左上から右下に向かって行列を加えることを意味する。 First, the quantum circuit generation unit 4 obtains the matrix representation ρ ij (g b ) for each (i, j) pair, and takes the direct sum of the obtained ρ ij (g b ) as ρ (g b ). . The direct sum means adding a matrix from the upper left to the lower right as exemplified in FIG.

このようにして、量子回路生成部4は、各b(b=0,1,…,n-1)についての行列表現ρ(gb)を生成する。図19の上段にn=4の場合の各ρ(gb)(b=0,1,…,3)を模式的に表す。 In this way, the quantum circuit generation unit 4 generates a matrix representation ρ (g b ) for each b (b = 0, 1,..., N−1). The upper part of FIG. 19 schematically represents ρ (g b ) (b = 0, 1,..., 3) when n = 4.

量子回路生成部4は、生成された行列表現ρ(g0),ρ(g1),…,ρ(gn-1)を構成する列行列を左上に位置する列行列から順次所定の値を乗算して組み合わせてdρi・n×dρi・nの行列Mρiを構成する処理を各iについて行う。 The quantum circuit generation unit 4 sequentially selects the column matrix constituting the generated matrix representation ρ (g 0 ), ρ (g 1 ),..., Ρ (g n−1 ) from the column matrix positioned at the upper left. Are combined for each i to form a matrix M ρi of d ρi · n × d ρi · n.

そして、量子回路生成部4は、dρ1個のMρ1,dρ2個のMρ2,…,dρan-1個のMρan-1の直和を行列Gnとする。 Then, the quantum circuit generation unit 4 sets the direct sum of d ρ1 M ρ1 , d ρ2 M ρ2 ,..., D ρan-1 M ρan-1 as a matrix G n .

図19は、n=4の場合に、ρ(g0),ρ(g1),ρ(g2),ρ(g3)からMρ1,Mρ2,Mρ3を構成し、これらのMρ1,Mρ2,Mρ3からG4を構成する様子を模式的に示した図である。n=4の場合には、図19のように、G4は、上から順に4×4、8×8、8×8、4×4の行列Mρ1,Mρ2,Mρ2,Mρ3が対角に並んだ形となる。 In FIG. 19, when n = 4, ρ (g 0 ), ρ (g 1 ), ρ (g 2 ), ρ (g 3 ) constitute M ρ1 , M ρ2 , M ρ3 , and these M It is the figure which showed typically a mode that G4 was comprised from ( rho ) 1 , M ( rho ) 2 , M ( rho ) 3 . In the case of n = 4, as shown in FIG. 19, G 4 includes 4 × 4, 8 × 8, 8 × 8, and 4 × 4 matrices M ρ1 , M ρ2 , M ρ2 , and M ρ3 in order from the top. It will be in a diagonal line.

図19に示すように、各Mρiは、4個のハッチングが同じ列行列の組み合わせで構成されている(実際には列行列は所定の値を乗算した後に組み合わせられる。)。Mρiのハッチングが同じ列行列の内一番左の列行列はρ(g0)の同じハッチングの列行列に由来し、Mρiのハッチングが同じ列行列の内左から2番目の列行列はρ(g1)の同じハッチングの列行列に由来し、Mρiのハッチングが同じ列行列の内右から2番目の列行列はρ(g2)の同じハッチングの列行列に由来し、Mρiのハッチングが同じ列行列の内一番右の列行列はρ(g3)の同じハッチングの列行列に由来する。 As shown in FIG. 19, each M ρi is composed of a combination of four matrixes with the same hatching (actually, the matrixes are combined after multiplication by a predetermined value). Leftmost column matrix of the hatching of M ρi is the same column matrix is derived from the column matrix of the same hatching of ρ (g 0), 2 th column matrix from the inner left of the hatching of M ρi is the same column matrix ρ (g 1) derived from the column matrix of the same hatching, the second column matrix from the inner right hatching M .rho.i same column matrix is derived from the column matrix of the same hatching ρ (g 2), M ρi The rightmost column matrix among the column matrices with the same hatching is derived from the column matrix with the same hatching of ρ (g 3 ).

例えば、図19に示すように、Mρ1の第1行目を構成する一番左の列行列はρ(g0)のρ11(g0)に由来し、Mρ1の第1行目を構成する左から2番目の列行列はρ(g1)のρ11(g1)に由来し、Mρ1の第1行目を構成する右から2番目の列行列はρ(g2)のρ11(g2)に由来し、Mρ1の第1行目を構成する一番右の列行列はρ(g3)のρ11(g3)に由来する。 For example, as shown in FIG. 19, the leftmost column matrixes constituting the first row of M .rho.1 derived from ρ (g 0) of ρ 11 (g 0), the first row of M .rho.1 The second column matrix from the left is derived from ρ 11 (g 1 ) of ρ (g 1 ), and the second column matrix from the right constituting the first row of M ρ1 is ρ (g 2 ) derived from ρ 11 (g 2), the last column matrixes constituting the first row of M .rho.1 from ρ (g 3) of ρ 11 (g 3).

nが4より大の場合も図19と同様にしてGnを計算することができる。 When n is larger than 4, G n can be calculated in the same manner as in FIG.

量子回路生成部4は、具体的には、以下のアルゴリズムに基づいて、行列Gnを計算する。 Specifically, the quantum circuit generation unit 4 calculates the matrix G n based on the following algorithm.

ρij(gb)(b=0,1,…,n)のx番目の列行列をρij(gb)[x]と書くことにする。ρij(gb)[x]はdρij×1行列である。また、Mρi[k,l]を、MρiThe x-th column matrix of ρ ij (g b ) (b = 0, 1,..., n) is written as ρ ij (g b ) [x]. ρ ij (g b ) [x] is a d ρij × 1 matrix. In addition, M ρi [k, l], and of M ρi

Figure 0005700827
Figure 0005700827

要素を先頭とするdρij×1小行列 D ρij × 1 submatrix with elements at the beginning

Figure 0005700827
Figure 0005700827

を表すものとする。Mρi[k,l](i=1,2,…,an-1, k=1,2,…,ti, l=1,2,…dρi・n)は、ρij(gb)[x](i=1,2,…,an-1, j=1,2,…,ti, b=0,1,…,n, x=1,2,…,dρij)から以下のように求めることができる。図17は、以下の手順に対応するフローチャートである。 . M ρi [k, l] (i = 1,2,…, a n−1 , k = 1,2,…, t i , l = 1,2,… d ρi · n) is expressed as ρ ij (g b ) [x] (i = 1,2,…, a n-1 , j = 1,2,…, t i , b = 0,1,…, n, x = 1,2,…, d ρij ) Can be obtained as follows. FIG. 17 is a flowchart corresponding to the following procedure.

Snの表現ρijに対して、xρijを整数変数とする。
[ステップ1] すべてのρijに対してxρij=1とおく。(i=1,2,…,an-1, j=1,2,…,ti)
[ステップ2] i=1とおく。
[ステップ3] k=1とおく。
[ステップ4] l=1からdρi・nまでlの値を1ずつ上げながら、
Let x ρij be an integer variable for the expression ρ ij of S n .
[Step 1] Set x ρij = 1 for all ρ ij . (i = 1,2, ..., a n-1 , j = 1,2, ..., t i )
[Step 2] Set i = 1.
[Step 3] Set k = 1.
[Step 4] While increasing the value of l by 1 from l = 1 to d ρi · n,

Figure 0005700827
Figure 0005700827

かつ、もしlがnで割り切れればxρik=xρik+1。
[ステップ5] もしk<tiならばk=k+1としてステップ4に移動。もしk=tiならばステップ6に移動。
[ステップ6] もしi<an-1ならばi=i+1としてステップ3に移動。もしi=an-1ならば終了。
And if l is divisible by n, x ρik = x ρik +1.
[Step 5] If k <moving as t i If k = k + 1 in step 4. If you go to the k = t i if step 6.
[Step 6] If i <a n-1 , move to Step 3 with i = i + 1. If i = a n-1 , end.

n=3のときは、giは4×4のブロック対角行列で表される。 When n = 3, g i is represented by a 4 × 4 block diagonal matrix.

Figure 0005700827
Figure 0005700827

ここから、上記アルゴリズムを用い、以下のように6×6行列を定義する。 From here, the above algorithm is used to define a 6 × 6 matrix as follows.

Figure 0005700827
Figure 0005700827

すると、FS3=G3(FS2(×)I3)を計算すると、対称群S3上の量子フーリエ変換Fs3が求まる。 Then, if F S3 = G 3 (F S2 (×) I 3 ) is calculated, the quantum Fourier transform F s3 on the symmetric group S 3 is obtained.

式(2)の行列分解が求まると、そこから量子回路を作成することができる。Gnは、 Once the matrix decomposition of Equation (2) is obtained, a quantum circuit can be created therefrom. G n is

Figure 0005700827
Figure 0005700827

と表現されるので、制御ユニタリゲートの系列である。ここで、dρiはブラテリダイアグラムのn-1段目の左からi番目の数字であり、iの増加とともに指数的に増大する。 This is a series of control unitary gates. Here, d ρi is the i-th number from the left of the (n-1) th stage of the blateri diagram, and increases exponentially as i increases.

例えば、図20に示す回路は、FS4の量子回路の一例である。第一、第二、第三番目の線はそれぞれqubit, qutrit, quatritをあらわす。quatritは、1つの素子で|0>,|1>,|2>,|3>の4状態の重ね合わせ状態を表現する素子である。 For example, the circuit shown in FIG. 20 is an example of an F S4 quantum circuit. The first, second, and third lines represent qubit, qutrit, and quatrit, respectively. A quatrit is an element that expresses a superposed state of four states of | 0>, | 1>, | 2>, and | 3> with one element.

二番目の線の最後の◆は|i2>=|2>の場合の制御オペレーションを意味する。また左側の×―×という記号は、通常の交換演算ではなく、 The last ♦ in the second line indicates the control operation when | i 2 > = | 2>. The symbol XX on the left side is not a normal exchange operation.

Figure 0005700827
Figure 0005700827

という操作、右側の×―×という記号は上記の転置行列で表される操作を意味する。 The symbol “x-x” on the right side means the operation represented by the transpose matrix.

[変形例等]
量子回路生成装置の各部間のデータのやり取りは直接行われてもよいし、図示していない記憶部を介して行われてもよい。
[Modifications, etc.]
Data exchange between the units of the quantum circuit generation device may be performed directly or via a storage unit (not shown).

その他、この発明は上述の実施形態に限定されるものではない。例えば、上述の各種の処理は、記載に従って時系列に実行されるのみならず、処理を実行する装置の処理能力あるいは必要に応じて並列的にあるいは個別に実行されてもよい。   In addition, the present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, the various processes described above are not only executed in time series according to the description, but may also be executed in parallel or individually as required by the processing capability of the apparatus that executes the processes.

また、上述の構成をコンピュータによって実現する場合、各装置が有すべき各部の処理内容はプログラムによって記述される。そして、このプログラムをコンピュータで実行することにより、各部がコンピュータ上で実現される。   Further, when the above-described configuration is realized by a computer, the processing content of each unit that each device should have is described by a program. Each part is realized on the computer by executing this program on the computer.

この処理内容を記述したプログラムは、コンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録しておくことができる。コンピュータで読み取り可能な記録媒体としては、例えば、磁気記録装置、光ディスク、光磁気記録媒体、半導体メモリ等どのようなものでもよい。   The program describing the processing contents can be recorded on a computer-readable recording medium. As the computer-readable recording medium, for example, any recording medium such as a magnetic recording device, an optical disk, a magneto-optical recording medium, and a semiconductor memory may be used.

その他、この発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能であることはいうまでもない。   Needless to say, other modifications are possible without departing from the spirit of the present invention.

Claims (5)

nを3以上の予め定められた整数とし、ブラテリダイアグラムにおけるn-1番目の階層のan-1個ノードにそれぞれ対応するan-1個の既約表現をρi(i=1,2,…,an-1)とし、既約表現ρiのti個の子ノードにそれぞれ対応するti個の既約表現をρij(j=1,2,…,ti)とし、既約表現ρiijの表現空間の次元数をそれぞれdρi,dρijとして、
箱の数がnの標準ヤング盤のそれぞれに対応するアダプテッドゲルファンドツェッテリン基底である正規直交基底を計算する正規直交基底計算部と、
b=0,1,2,…,n-1とし、gb=(1,2,…,n)b∈Snとして、ブラテリダイアグラムにおけるn番目の階層のn個ノードにそれぞれ対応するn個の既約表現ρijの標準ヤング盤に対応する上記正規直交基底を用いてgbを表した行列表現ρij(gb)の直和である行列表現ρ(gb)を生成する処理を各bについて行い、生成された行列表現ρ(g0),ρ(g1),…,ρ(gn-1)を構成する列行列を左上に位置する列行列から順次所定の値を乗算して組み合わせてdρi・n×dρi・nの行列Mρiを構成する処理を各iについて行い、dρ1個のMρ1,dρ2個のMρ2,…,dρan-1個のMρan-1の直和を行列Gnとし、n次正方行列をInとし、対称群Sn-1上の量子フーリエ変換をFSn-1とし、(×)をテンソル積とし、Pn-1を(In(×)FSn-1)を(FSn-1(×)In)に変換する置換とし、・を行列・の共役転置とし、GnPn-1(In(×)FSn-1)Pn-1 を対称群Sn上の量子フーリエ変換FSnとする量子回路生成部と、
を含む量子回路生成装置。
Let n be a predetermined integer of 3 or more, and let a n-1 irreducible representations corresponding to a n-1 nodes in the n-1st hierarchy in the blater diagram be ρ i (i = 1, 2, ..., and a n-1), t i-number of the irreducible representation ρ ij (j = 1,2 respectively corresponding to t i-number of child nodes of the irreducible representation [rho i, ..., t i) and then , The dimensionality of the representation space of the irreducible representations ρ i and ρ ij are d ρi and d ρij , respectively.
An orthonormal basis calculation unit for calculating an orthonormal basis that is an adapted gel fund Zetterin basis corresponding to each of the standard Young's discs with n boxes;
b = 0,1,2, ..., and n-1, g b = ( 1,2, ..., n) as b ∈S n, respectively corresponding to the n nodes of the n-th hierarchy in bra Teri diagram n A process of generating a matrix representation ρ (g b ) that is a direct sum of the matrix representation ρ ij (g b ) representing g b using the orthonormal basis corresponding to the standard Young's board of the irreducible representations ρ ij For each b, the column matrix constituting the generated matrix representation ρ (g 0 ), ρ (g 1 ),..., Ρ (g n−1 ) Multiply and combine to form a matrix M ρi of d ρi · n × d ρi · n for each i, d ρ1 M ρ1 , d ρ2 M ρ2 , ..., d ρan-1 the direct sum of M ρan-1 and matrix G n, a n-order square matrix and I n, the quantum Fourier transform on the symmetric group S n-1 and F Sn-1, and tensor product of (×), P n -1 is a permutation that transforms (I n (×) F Sn-1 ) into (F Sn-1 (×) I n ), is a conjugate transpose of a matrix, and G n P n-1 (I n (×) F Sn-1 ) And a quantum circuit generator for the P n-1 Quantum Fourier transform F Sn on symmetric group S n,
A quantum circuit generation device including:
請求項1の量子回路生成装置において、
上記正規直交基底計算部は、各上記標準ヤング盤に対応するシュペヒト多項式を生成し、生成されたシュペヒト多項式をグラムシューミットの正規直交化法で互いに直交させて上記正規直交基底とする、
量子回路生成装置。
The quantum circuit generation device according to claim 1,
The orthonormal basis calculation unit generates a Specht polynomial corresponding to each of the standard Young's boards, and makes the generated Specht polynomial orthogonal to each other by Gram Schmidt's orthonormalization method to form the orthonormal basis ,
Quantum circuit generator.
nを3以上の予め定められた整数とし、ブラテリダイアグラムにおけるn-1番目の階層のan-1個ノードにそれぞれ対応するan-1個の既約表現をρi(i=1,2,…,an-1)とし、既約表現ρiのti個の子ノードにそれぞれ対応するti個の既約表現をρij(j=1,2,…,ti)とし、既約表現ρiijの表現空間の次元数をそれぞれdρi,dρijとして、
正規直交基底計算部が、箱の数がnの標準ヤング盤のそれぞれに対応するアダプテッドゲルファンドツェッテリン基底である正規直交基底を計算する正規直交基底計算ステップと、
量子回路生成部が、b=0,1,2,…,n-1とし、gb=(1,2,…,n)b∈Snとして、ブラテリダイアグラムにおけるn番目の階層のn個ノードにそれぞれ対応するn個の既約表現ρijの標準ヤング盤に対応する上記正規直交基底を用いてgbを表した行列表現ρij(gb)の直和である行列表現ρ(gb)を生成する処理を各bについて行い、生成された行列表現ρ(g0),ρ(g1),…,ρ(gn-1)を構成する列行列を左上に位置する列行列から順次所定の値を乗算して組み合わせてdρi・n×dρi・nの行列Mρiを構成する処理を各iについて行い、dρ1個のMρ1,dρ2個のMρ2,…,dρan-1個のMρan-1の直和を行列Gnとし、n次正方行列をInとし、対称群Sn-1上の量子フーリエ変換をFSn-1とし、(×)をテンソル積とし、Pn-1を(In(×)FSn-1)を(FSn-1(×)In)に変換する置換とし、・を行列・の共役転置とし、GnPn-1(In(×)FSn-1)Pn-1 を対称群Sn上の量子フーリエ変換FSnとする量子回路生成ステップと、
を含む量子回路生成方法。
Let n be a predetermined integer of 3 or more, and let a n-1 irreducible representations corresponding to a n-1 nodes in the n-1st hierarchy in the blater diagram be ρ i (i = 1, 2, ..., and a n-1), t i-number of the irreducible representation ρ ij (j = 1,2 respectively corresponding to t i-number of child nodes of the irreducible representation [rho i, ..., t i) and then , The dimensionality of the representation space of the irreducible representations ρ i and ρ ij are d ρi and d ρij , respectively.
An orthonormal basis calculation step, wherein the orthonormal basis calculation unit calculates an orthonormal basis that is an adapted gel fund Zetterin basis corresponding to each of the standard Young's discs with n boxes;
The quantum circuit generation unit sets b = 0,1,2, ..., n-1 and g b = (1,2, ..., n) b ∈ S n. A matrix representation ρ (g that is the direct sum of the matrix representation ρ ij (g b ) representing g b using the above orthonormal basis corresponding to the standard Young's board of n irreducible representations ρ ij corresponding to each node the process of generating the b) is performed for each b, the generated matrix representation ρ (g 0), ρ ( g 1), ..., the column matrix which is located the column matrix in the upper left constituting the ρ (g n-1) Are sequentially multiplied by predetermined values and combined to form a matrix M ρi of d ρi · n × d ρi · n for each i, d ρ1 M ρ1 , d ρ2 M ρ2,. a straight sum of d ρan-1 pieces of M ρan-1 and matrix G n, a n-order square matrix and I n, the quantum Fourier transform on the symmetric group S n-1 and F Sn-1, the (×) A tensor product, P n-1 is a permutation that transforms (I n (×) F Sn-1 ) to (F Sn-1 (×) I n ), is a conjugate transpose of a matrix, And quantum circuits generating step to G n P n-1 (I n (×) F Sn-1) P n-1 † the on symmetric group S n quantum Fourier transform F Sn,
A quantum circuit generating method including:
請求項1又は2の量子回路生成装置の各部としてコンピュータを機能させるためのプログラム。   The program for functioning a computer as each part of the quantum circuit generation apparatus of Claim 1 or 2. 請求項4のプログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体。   A computer-readable recording medium on which the program of claim 4 is recorded.
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