JP7141507B2 - 量子もつれ状態処理方法、装置、電子デバイス、記憶媒体、及びプログラム - Google Patents

量子もつれ状態処理方法、装置、電子デバイス、記憶媒体、及びプログラム Download PDF

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Description

本開示は、データ処理技術分野に関し、特に、量子コンピューティング分野に関する。
量子技術における最も重要なリソースの１つは、量子もつれ（Ｑｕａｎｔｕｍ ｅｎｔａｎｇｌｅｍｅｎｔ）であり、量子もつれは、量子コンピューティング及び量子情報処理の基本的な構成部分であり、量子安全通信、量子分散コンピューティング等のシナリオにおいて非常に重要な役割を果たしている。もつれ蒸留、もつれ変換、もつれ識別、もつれ交換等のようなもつれ処理を、最近の量子デバイスで如何にして実行可能なＬＯＣＣ操作を通じて効果的に行うかは、量子技術の中の１つの中心的な問題になっている。
本開示は、量子もつれ状態処理方法、装置、電子デバイス、記憶媒体、及びプログラムを提供する。
本開示の１つの側面では、処理待ちのｎ個の初期量子状態を決定し、ここで、各前記初期量子状態が、少なくとも第１組の量子ビットの中の少なくとも１つの第１量子ビットと第２組の量子ビットの中の少なくとも１つの第２量子ビットにより形成されたもつれ量子状態であることと、前記初期量子状態に関連する少なくとも２つのノードを決定し、ここで、前記第１量子ビットが、前記少なくとも２つのノードの中の第１ノードに位置し、前記第２量子ビットが、前記少なくとも２つのノードの中の第２ノードに位置することと、予め設定される処理シナリオにマッチングする前記第１ノードに必要な少なくとも１つの第１パラメータ化量子回路及び前記第２ノードに必要な少なくとも１つの第２パラメータ化量子回路を取得することと、初期量子操作ポリシーに基づき、前記少なくとも１つの第１パラメータ化量子回路を利用して前記第１組の量子ビットの中の少なくとも一部の第１量子ビットに対してローカル量子操作を行うように前記第１ノードを制御することにより、第１測定結果を取得し、ここで、前記第１測定結果が、前記第１ノードがローカル量子操作を行った後の、少なくとも一部の前記第１量子ビットの状態情報を表すことと、前記初期量子操作ポリシーに基づき、前記少なくとも１つの第２パラメータ化量子回路を利用して前記第２組の量子ビットの中の少なくとも一部の第２量子ビットに対してローカル量子操作を行うように前記第２ノードを制御することにより、第２測定結果を取得し、ここで、前記第２測定結果が、前記第２ノードがローカル量子操作を行った後の、少なくとも一部の前記第２量子ビットの状態情報を表すことと、少なくとも前記第１測定結果及び前記第２測定結果に基づき、前記予め設定される処理シナリオの予め設定される要求を満たす出力量子状態を取得し、ここで、前記出力量子状態が、前記初期量子操作ポリシーを実行した後の、前記ｎ個の初期量子状態の中の少なくとも１つの初期量子状態に関連する量子ビットにより形成されたもつれ量子状態であることと、を含む量子もつれ状態処理方法を提供する。
本開示のもう１つの側面では、処理待ちのｎ個の初期量子状態を決定し、ここで、各前記初期量子状態が、少なくとも第１組の量子ビットの中の少なくとも１つの第１量子ビットと第２組の量子ビットの中の少なくとも１つの第２量子ビットにより形成されたもつれ量子状態である初期量子状態決定ユニットと、前記初期量子状態に関連する少なくとも２つのノードを決定し、ここで、前記第１量子ビットが、前記少なくとも２つのノードの中の第１ノードに位置し、前記第２量子ビットが、前記少なくとも２つのノードの中の第２ノードに位置する関連ノード決定ユニットと、予め設定される処理シナリオにマッチングする前記第１ノードに必要な少なくとも１つの第１パラメータ化量子回路及び前記第２ノードに必要な少なくとも１つの第２パラメータ化量子回路を取得するパラメータ化量子回路取得ユニットと、初期量子操作ポリシーに基づき、前記少なくとも１つの第１パラメータ化量子回路を利用して前記第１組の量子ビットの中の少なくとも一部の第１量子ビットに対してローカル量子操作を行うように前記第１ノードを制御することにより、第１測定結果を取得し、ここで、前記第１測定結果が、前記第１ノードがローカル量子操作を行った後の、少なくとも一部の前記第１量子ビットの状態情報を表し、前記初期量子操作ポリシーに基づき、前記少なくとも１つの第２パラメータ化量子回路を利用して前記第２組の量子ビットの中の少なくとも一部の第２量子ビットに対してローカル量子操作を行うように前記第２ノードを制御することにより、第２測定結果を取得し、ここで、前記第２測定結果が、前記第２ノードがローカル量子操作を行った後の、少なくとも一部の前記第２量子ビットの状態情報を表す量子操作ポリシー制御ユニットと、少なくとも前記第１測定結果及び前記第２測定結果に基づき、前記予め設定される処理シナリオの予め設定される要求を満たす出力量子状態を取得し、ここで、前記出力量子状態が、前記初期量子操作ポリシーを実行した後の、前記ｎ個の初期量子状態の中の少なくとも１つの初期量子状態に関連する量子ビットにより形成されたもつれ量子状態である結果出力ユニットとを備える量子もつれ状態処理装置を提供する。
本開示のもう１つの側面では、少なくとも１つのプロセッサと、前記少なくとも１つのプロセッサと通信接続されたメモリと、を備え、前記メモリは、前記少なくとも１つのプロセッサによって実行可能な命令を記憶し、前記命令は、前記少なくとも１つのプロセッサにより実行されると、前記少なくとも１つのプロセッサに本開示の任意の１つの実施形態の方法を実行させる電子デバイスを提供する。
本開示のもう１つの側面では、コンピュータ命令が記憶されている非一時的なコンピュータ可読記憶媒体を提供する。前記コンピュータ命令は、前記コンピュータに本開示の任意の１つの実施形態の方法を実行させることに用いられる。
本開示のもう１つの側面では、プログラムを提供する。前記プログラムは、プロセッサに実行されると、本開示の任意の１つの実施形態の方法を実現する。
本開示によれば、予め設定される処理シナリオの予め設定される要求に対して量子もつれ状態を処理することができる。
ここに記載されている内容は、本開示の実施形態の主要なまたは重要な特徴を限定することを意図したものではなく、本開示の範囲を限定するものでもないことが理解されるべきである。本開示のその他の特徴は、以下の明細書でより理解しやすくなる。
添付の図面は、本実施形態をより良く理解するために使用され、本開示に対する限定を構成するものではない。
本開示の実施形態による量子もつれ状態処理方法の実現フローチャート模式図である。 本開示の実施形態による量子もつれ状態処理方法の、１つの具体例中の通信手段模式図その１である。 本開示の実施形態による量子もつれ状態処理方法の、１つの具体例中の通信手段模式図その２であるである。 本開示の実施形態による量子もつれ状態処理方法の、１つの具体例中の実現フローチャート模式図である。 本開示の実施形態による量子もつれ状態処理装置の構造模式図である。 本開示の実施形態による量子もつれ状態処理方法の電子デバイスのブロック図である。
以下、図面を参照し、本開示の例示的な実施形態を説明し、理解を助けるために本開示の実施形態の様々な詳細を含んでいるが、これらは、単に例示的なものとみなされるべきである。したがって、当業者は、本開示の範囲および要旨から逸脱することなく、本明細書に記載の実施形態に様々な変更および修正を加えることができることを認識すべきである。以下の説明では、明瞭で簡潔にするために、周知の機能と構造の説明を省略している。
量子技術においては、量子もつれは、量子安全通信、量子コンピューティング、量子ネットワーク等の様々な量子情報技術を実現するための重要なリソースであり、量子もつれに対する様々なＬＯＣＣ操作（ＬＯＣＣ、ｌｏｃａｌ ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｃｌａｓｓｉｃａｌ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）は、量子鍵配送（Ｑｕａｎｔｕｍ ｋｅｙ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ）、量子超高密度符号化（Ｑｕａｎｔｕｍ ｓｕｐｅｒｄｅｎｓｅ ｃｏｄｉｎｇ）、量子テレポーテーション（Ｑｕａｎｔｕｍ Ｔｅｌｅｐｏｒｔａｔｉｏｎ）等の量子情報案の重要な構成部分である。よって、実際のニーズを満たし、最近の量子デバイスに適したＬＯＣＣ操作案を得られれば、実用的な量子もつれ処理の基礎を築くと同時に、量子ネットワークと量子分散コンピューティングの発展にも大きく寄与する。
上述した内容に基づき、本開示は、量子もつれ状態処理方法、装置、デバイス、記憶媒体及び製品を提供し、最近の量子デバイスで実現するＬＯＣＣ操作案を得ることにより、量子もつれ状態（もつれ状態又はもつれ量子状態とも略称される）の処理を実現し、高効率、実用性及び汎用性を有する。ここで記載の高効率とは、指定されたもつれ処理操作を効率的に完成することができることを意味し、実用性とは、得られたＬＯＣＣ案を最近の量子デバイスで実現することができることを意味し、汎用性とは、様々な応用シナリオに適用することができることを意味する。
まず、本開示に係る基礎概念については、以下のように説明する。
もつれ状態の量子ビット（ｑｕｂｉｔ）は、通常、一定の距離が離れた２つ又は複数の場所に割り当てられ、例えば、もつれ状態にある幾つかの量子ビットからなる量子システムの場合、Ａｌｉｃｅ及びＢｏｂが異なる実験室におり、２人の実験室には、それぞれ当該量子システムの中の一部の量子ビットがあり、これにより、Ａｌｉｃｅ及びＢｏｂの許可される物理的な操作は、各実験室の中の量子ビットに対してローカル量子操作及び古典通信（ＬＯＣＣ、ｌｏｃａｌ ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｃｌａｓｓｉｃａｌ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）を行うことであり、ＬＯＣＣ操作と略称しても良い。なお、前記量子操作とは、量子ビットに作用する量子ゲート及び量子測定の操作を意味し、ローカル量子操作とは、Ａｌｉｃｅ及びＢｏｂが各実験室における量子ビットのみに対して前記量子操作を行うことができることを意味し、古典通信手段は、通常、２人の間に用いられ、例えば、ＡｌｉｃｅとＢｏｂは、古典通信手段（例えば、ネットワークを介した通信等）により量子測定の結果を交換する。
次に、本開示を詳しく説明する。具体的には、図１は、本開示の実施形態による量子もつれ状態処理方法の実現フローチャート模式図である。図１に示すように、前記方法は、ステップＳ１０１、ステップＳ１０２、ステップＳ１０３、ステップＳ１０４、ステップＳ１０５及びステップＳ１０６を含む。
ステップＳ１０１においては、処理待ちのｎ個の初期量子状態を決定する。ここで、各前記初期量子状態は、少なくとも第１組の量子ビットの中の少なくとも１つの第１量子ビットと第２組の量子ビットの中の少なくとも１つの第２量子ビットにより形成されたもつれ量子状態であり、前記ｎは、１以上である正整数である。つまり、前記第１組の量子ビットと第２組の量子ビットの中には、各初期量子ビットの中の少なくとも１つの量子ビットが存在している。
ステップＳ１０２においては、前記初期量子状態に関連する少なくとも２つのノードを決定する。ここで、前記第１量子ビットは、前記少なくとも２つのノードの中の第１ノードに位置し、前記第２量子ビットは、前記少なくとも２つのノードの中の第２ノードに位置する。なお、当該ノードは、物理的なノードではなく、何れもシミュレーションプロセスの中の仮想ノードであり、又は論理ノードと呼ばれる。
ステップＳ１０３においては、予め設定される処理シナリオにマッチングする前記第１ノードに必要な少なくとも１つの第１パラメータ化量子回路及び前記第２ノードに必要な少なくとも１つの第２パラメータ化量子回路を取得する。ここで、前記予め設定される処理シナリオは、もつれ蒸留、もつれ変換、もつれ識別、もつれ交換等のシナリオの中の少なくとも１つを含むが、これらに限定されない。
なお、当該例においては、前記第１パラメータ化量子回路は、前記第１ノードに準備するパラメータ化量子回路であり、前記第２パラメータ化量子回路は、前記第２ノードに準備するパラメータ化量子回路である。前記ローカル量子操作は、各ノードが対応する量子ビットのみに対して量子操作及び量子測定を行えることを意味する。
ステップＳ１０４においては、初期量子操作ポリシーに基づき、前記少なくとも１つの第１パラメータ化量子回路を利用して前記第１組の量子ビットの中の少なくとも一部の第１量子ビットに対してローカル量子操作を行うように前記第１ノードを制御することにより、第１測定結果を取得する。ここで、前記第１測定結果は、前記第１ノードがローカル量子操作を行った後の、少なくとも一部の前記第１量子ビットの状態情報を表す。
ステップＳ１０５においては、前記初期量子操作ポリシーに基づき、前記少なくとも１つの第２パラメータ化量子回路を利用して前記第２組の量子ビットの中の少なくとも一部の第２量子ビットに対してローカル量子操作を行うように前記第２ノードを制御することにより、第２測定結果を取得する。ここで、前記第２測定結果は、前記第２ノードがローカル量子操作を行った後の、少なくとも一部の前記第２量子ビットの状態情報を表す。
なお、１ラウンドのローカル量子操作のプロセスにおいては、各ノードは、対応する全ての量子ビットの中の一部の量子ビットのみに対してローカル量子操作を行うことができる。選択される量子ビットの数又は種類は、実際のシナリオの実際のニーズに基づいて決められ、異なる回のローカル量子操作において選択される量子ビットの数及び種類も同じであっても良く、異なっても良いが、本開示は、これに対して制限しない。
ステップＳ１０６においては、少なくとも前記第１測定結果及び前記第２測定結果に基づき、前記予め設定される処理シナリオの予め設定される要求を満たす出力量子状態を取得する。ここで、前記出力量子状態は、前記初期量子操作ポリシーを実行した後の、前記ｎ個の初期量子状態の中の少なくとも１つの初期量子状態に関連する量子ビットにより形成されたもつれ量子状態である。
即ち、初期量子操作ポリシーが行われた後、ｎ個の初期量子状態の中の少なくとも１つの初期量子状態に関連する量子ビットにより形成されたもつれ量子状態を、出力結果とする。これにより、初期量子状態の処理を完成し、量子もつれ状態の処理を実現する。
このように、本開示は、パラメータ化量子回路を用いるので、その柔軟且つ多様な構造により、本開示は、非常に強い拡張性を有することになり、例えば、異なる応用シナリオ及び量子デバイスに対して適切なパラメータ化量子回路を選択することができる。また、本開示は、初期量子状態に対していかなる制限もしないので、適用する範囲がより広く、実用性及び汎用性も強い。
本開示の１つの具体例においては、以下の手段を用いて第１組の量子ビット及び第２組の量子ビットを取得する。具体的には、前記初期量子状態に関連する量子ビット集合を決定し、ここで、前記量子ビット集合が、互いにもつれている又はもつれていない少なくとも２つの量子ビットを含み、異なる量子ビットが異なる量子ビットの組に位置するとともに異なるノードに位置するように、前記量子ビット集合に含まれる少なくとも２つの量子ビットを少なくとも２つの部分に分割し、少なくとも第１組の量子ビット及び第２組の量子ビットを取得し、少なくとも２つのノードにそれぞれ割り当てる。即ち、第１組の量子ビットは、第１ノードに位置し、第２組の量子ビットは、第２ノードに位置する。
なお、１つの初期量子状態に対して、当該初期量子状態に対応する（即ち、関連する）量子ビット集合には、２つ以上の量子ビットが含まれており、この時点で、当該量子ビット集合の中の一部の量子ビットを第１組の量子ビットに割り当て、他の一部の量子ビットを第２組の量子ビットに割り当てれば良い。即ち、第１ノードと第２ノードが有する量子ビットの数は、同じであっても良く、異なっても良く、両者が有する量子ビットの数は、量子ビット集合の中の全ての量子ビットの数の合計に等しければ良く、本開示は、これについて制限しない。当然ながら、実際のシナリオにおいては、２つのノードに限らず、複数のノードであっても良く、この場合、量子ビット集合の中の量子ビットを、複数の異なるノードに割り当てれば良く、同じく、本開示は、これについて制限しない。
これにより、後続において量子もつれ状態の処理を効率的且つ正確に実現する基礎を築くことができる。
本開示の１つの具体例においては、取得された、前記予め設定される処理シナリオの予め設定される要求を満たす出力量子状態は、全部ｍ個であり、前記ｍは、ｎ以下である。即ち、本開示においては、取得された出力量子状態の個数は、ｍ個であっても良く、ここで、ｍとｎは、何れも１以上の正整数である。これにより、異なるシナリオの異なる要求を満たす基礎を築くことができる。当然ながら、１つの特別なシナリオにおいては、ｍは、０に等しく、即ち、量子状態を出力せず、例えば、もつれ識別シナリオの場合、出力量子状態を取得する必要がなく、第１測定結果及び第２測定結果を利用して初期量子状態が属するターゲット状態を決定すれば良い。
本開示の１つの具体例においては、前記初期量子操作ポリシーは、異なるノードの間の通信手段も示すことにより、通信手段に基づき、前記第１ノードと前記第２ノードの間において前記第１測定結果及び／又は前記第２測定結果を伝送する。例えば、図２に示すように、Ａｌｉｃｅ及びＢｏｂは、それぞれ第１ノード及び第２ノードに対応し、Ａｌｉｃｅ及びＢｏｂは、ローカル量子操作を完成し、少なくとも一部の量子ビットの状態情報を表す測定結果を取得した後、一方から他方へ測定結果を送信し、例えば、Ａｌｉｃｅ（即ち、Ａ方）から他方Ｂｏｂ（即ち、Ｂ方）へ測定結果を送信する。このようなことは、そのうちの一方の通信デバイスが情報を送信することができず、情報を受信することしかできない場合に適用することができる。又は、図３に示すように、Ａｌｉｃｅ及びＢｏｂは、ローカル量子操作を完成し、少なくとも一部の量子ビットの状態情報を表す測定結果を取得した後、双方は、何れも他方に測定結果を送信する。これにより、本開示の柔軟性を高め、異なるシナリオの異なるニーズを満たす基礎を築くことができる。
本開示の１つの具体例においては、前記初期量子操作ポリシーは、予め設定される通信ラウンド数も示すことにより、少なくとも前記第１ノードと前記第２ノードの間において予め設定される通信ラウンド数の測定結果の伝送を完成する。これにより、異なるシナリオの異なるニーズを満たす基礎を築き、量子もつれ状態を効率的且つ正確に処理する基礎を築くことができる。
本開示の１つの具体例においては、情報交換が行われた後、第１ノード及び第２ノードは、以下の操作を行うことができる。
具体的には、対応する前記少なくとも１つの第１パラメータ化量子回路から、受信された前記第２測定結果及び取得した前記第１測定結果にマッチングする第１パラメータ化量子回路を選択することにより、再びローカル量子操作を完成するように、前記第１ノードを制御し、前記第１測定結果を更新する。これにより、１ラウンドの通信を完了させる。及び／又は、対応する前記少なくとも１つの第２パラメータ化量子回路から、受信された前記第１測定結果及び取得した前記第２測定結果にマッチングする第２パラメータ化量子回路を選択することにより、再びローカル量子操作を完成するように、前記第２ノードを制御し、前記第２測定結果を更新する。これにより、１ラウンドの通信を完了させる。
なお、一方向通信を使用する場合は、前記プロセスにおいて対応する何れか１つを実行して１ラウンドの通信を完了することができるが、双方向通信を使用する場合は、前記２つのステップを実行する必要がある。これにより、１ラウンドの通信を完了させる。
例えば、図２に示すように、１ラウンドの一方向通信で、Ａｌｉｃｅ及びＢｏｂは、ローカル量子操作を完成し、少なくとも一部の量子ビットの状態情報を表す測定結果を取得した後、一方から他方へ測定結果を送信し、例えば、Ａｌｉｃｅ（即ち、Ａ方）から他方Ｂｏｂ（即ち、Ｂ方）へ測定結果を送信し、受信側が受信した測定結果に基づき、受信した測定結果及び自身の測定結果にマッチングするパラメータ化量子回路を選択し、ローカル量子ビットの中の少なくとも一部の量子ビットに作用することにより、ローカル量子操作を完成させる。これにより、１ラウンドの通信を完了させる。このようなことは、そのうちの一方の通信デバイスが情報を送信することができず、情報を受信することしかできない場合に適用することができる。
または、図３に示すように、１ラウンドの双方向通信で、Ａｌｉｃｅ及びＢｏｂは、ローカル量子操作を完成し、少なくとも一部の量子ビットの状態情報を表す測定結果を取得した後、双方は、何れも他方に測定結果を送信し、対応側が受信した測定結果及び自身の測定結果に基づき、パラメータ化量子回路を新たに選択した後、ローカル量子ビットの中の少なくとも一部の量子ビットに作用することにより、ローカル量子操作を完成させる。これにより、１ラウンドの通信を完了させる。このようなことは、双方の通信デバイスが正常に動作する場合に適用することができる。
さらに、実際の応用においては、Ｎは、１以上の正整数であっても良く、この時、Ｎ－１ラウンドの前記通信を繰り返すと、Ｎラウンドの通信を完了させることができる。当然ながら、具体的な通信ラウンド数Ｎは、実際のシナリオの実際のニーズに基づいて決めることができる。
これにより、本開示の適応範囲を広げ、異なるシナリオの異なるニーズを満たす基礎を築き、量子もつれ状態を効率的且つ正確に処理する基礎を築くことができる。
本開示の１つの具体例においては、ターゲット量子状態を取得し、少なくとも前記出力量子状態と前記ターゲット量子状態の差異に基づいて損失関数を決定し、前記第１ノードが使用する第１パラメータ化量子回路のパラメータ及び前記第２ノードが使用する第２パラメータ化量子回路のパラメータを調整することにより、前記出力量子状態と前記ターゲット量子状態の差異を調整して前記差異が予め設定されるルールを満たすように前記損失関数を最小化させる。これにより、後続において量子もつれ状態の処理を効率的且つ正確に実現する基礎を築くことができる。
本開示の１つの具体例においては、前記損失関数を最小化させた後に取得された、前記第１ノードが使用した第１パラメータ化量子回路のパラメータ及び前記第２ノードが使用した第２パラメータ化量子回路のパラメータに基づき、前記初期量子操作ポリシーを更新し、ターゲット量子操作ポリシーを取得する、ここで、前記ターゲット量子操作ポリシーを利用して前記予め設定される処理シナリオの予め設定される要求を満たすもつれ量子状態の処理を実現することができる。このように、機械学習の手段を用いてパラメータ化量子回路の中のパラメータを決定することにより、ノードに必要なローカル量子操作に参加する具体的な手段を明らかにし、量子もつれ状態の処理を効率的且つ正確に実現する。また、従来の技術案に比べ、本開示は、適用範囲がより広く、効果がより良い。
このように、本開示は、パラメータ化量子回路を用いるので、その柔軟且つ多様な構造により、本開示は、非常に強い拡張性を有することになり、例えば、異なる応用シナリオ及び量子デバイスに対して適切なパラメータ化量子回路を選択することができる。また、本開示は、初期量子状態に対していかなる制限もしないので、適用する範囲がより広く、実用性及び汎用性も強い。
以下、例を用いて本開示をさらに詳しく説明する。具体的には、本開示は、量子ニューラルネットワーク（又は、パラメータ化された量子回路、パラメータ化量子回路と略す、Ｐａｒａｍｅｔｅｒｉｚｅｄ ｑｕａｎｔｕｍ ｃｉｒｃｕｉｔｓ）に基づく方法を革新的に設計することにより、各種類のもつれ状態処理のＬＯＣＣ操作案を取得し、もつれ蒸留、もつれ変換、もつれ識別、もつれ交換等のような任意の応用シナリオに適用することができ、従来の技術案の限界を補い、最近の量子デバイスを用いてＬＯＣＣ操作を実行することにより、任意のもつれ状態に対して相応処理を行うという目的を実現することができる。また、本開示は、比較的強い拡張性を有し、正確性がより高く、高効率性、実用性及び汎用性を有する。
当該例に記載のパラメータ化量子回路Ｕ（θ）は、通常、若干の単一量子ビット回転ゲートとＣＮＯＴ（制御バックゲート）ゲートにより構成されており、その中の若干の回転角度は、ベクトルθを構成し、当該パラメータ化量子回路の中の調整可能なパラメータとする。より一般的な場合、パラメータ化量子回路は、若干のパラメータの調整が可能な量子回路により構成されても良い。これにより、Ａｌｉｃｅ及びＢｏｂは、それぞれが準備するパラメータ化量子回路を用い、ローカル量子操作及び古典通信と組み合わせることにより、ＬＯＣＣ操作案を構成し、任意のもつれ状態に対して相応処理を行う。
Figure 0007141507000001
なお、１つの初期量子状態に対して、当該初期量子状態に対応する量子ビット集合には、２つ以上の量子ビットが含まれており、この時、当該量子ビット集合の中の一部の量子ビットをＡｌｉｃｅに割り当て、他の部分の量子ビットをＢｏｂに割り当てれば良い。即ち、Ａｌｉｃｅの実験室とＢｏｂの実験室が有する量子ビットの数は、同じであっても良く、異なっても良く、両者が有する量子ビットの数は、量子ビット集合にある量子ビットの数の合計に等しければ良く、本開示は、これについて制限しない。当然ながら、実際のシナリオにおいては、ＡｌｉｃｅとＢｏｂの２つのノードに限らず、複数のノードがあっても良く、この時、量子ビット集合の中の量子ビットを複数の異なるノードに割り当てれば良く、同じく、本開示は、これについて制限しない。
これにより、ＡｌｉｃｅとＢｏｂは、ｎ個の量子ビット集合を共有し、各量子ビット集合の中の２つの量子ビットは、それぞれＡｌｉｃｅとＢｏｂのそれぞれに対応する実験室に位置し、即ち、量子ビット集合の中の２つの量子ビットは、異なる実験室に位置し、ＡｌｉｃｅとＢｏｂの実験室は、それぞれそのうちの１つを有し、ＡｌｉｃｅとＢｏｂの各実験室は、それぞれ当該ｎ個の量子ビット集合の中のｎ個の量子ビットを有する。
Figure 0007141507000002
Figure 0007141507000003
なお、損失関数を計算するかどうか、及び損失関数の表現形式は、何れも実際の処理シナリオの具体的な要求に基づいて決めることができる。
以下、パラメータ化量子回路に基づいてＬＯＣＣ操作案を取得する一般的な構築案を以下に示す。
Figure 0007141507000004
さらに、Ａｌｉｃｅ、Ｂｏｂの双方には、若干のパラメータ調整が可能なパラメータ化量子回路が配置されており、例えば、上述したパラメータ化量子回路Ｕ（θ）であり、ＡｌｉｃｅとＢｏｂの間の古典通信の手段及び回数に基づいて次の操作を行う。
Figure 0007141507000005
１ラウンドの一方向通信においては、図２に示すように、ＡｌｉｃｅとＢｏｂは、ローカル量子操作を完成し、少なくとも一部の量子ビットの状態情報を表す測定結果を取得した後、一方から他方へ測定結果を送信し、例えば、Ａｌｉｃｅ（即ち、Ａ方）から他方Ｂｏｂ（即ち、Ｂ方）へ測定結果を送信し、受信側は、受信した測定結果に基づき、受信した測定結果及び自身の測定結果にマッチングするパラメータ化量子回路を選択し、ローカル量子ビットの中の少なくとも一部の量子ビットに作用することにより、ローカル量子操作を完成する。このようなことは、そのうちの一方の通信デバイスが情報を送信することができず、情報を受信することしかできない場合に適用することができる。
１ラウンドの双方向通信においては、図３に示すように、ＡｌｉｃｅとＢｏｂは、ローカル量子操作を完成し、少なくとも一部の量子ビットの状態情報を表す測定結果を取得した後、双方は、何れも他方へ測定結果を送信し、相手側は、受信した測定結果及び自身の測定結果に基づき、パラメータ化量子回路を新たに選択した後、ローカル量子ビットの中の少なくとも一部の量子ビットに作用することにより、ローカル量子操作を完成する。このようなことは、双方の通信デバイスがともに正常に動作する場合に適用することができる。
さらに、実際の応用においては、Ｎは、２以上の正整数であっても良く、この時、Ｎ－１ラウンドの前記１ラウンドの通信を繰り返すと、Ｎラウンドの通信を完成することができる。当然ながら、具体的な通信ラウンド数Ｎは、実際のシナリオの実際のニーズに基づいて決めることができる。
図４に示すように、具体的なステップは、ステップ１、ステップ２、ステップ３、ステップ４及びステップ５を備える。
Figure 0007141507000006
Figure 0007141507000007
ここで、異なる応用シナリオの場合、出力量子状態及び前記測定結果を取得すると、量子もつれ状態の処理が完成する場合がある。当然ながら、取得された出力量子状態に基づいて後続処理を行うことにより、特定のシナリオでの量子もつれ処理を完成させることもできる。
Figure 0007141507000008
Figure 0007141507000009
Figure 0007141507000010
以下、具体的なシナリオを用いながら、本開示をさらに説明する。
Figure 0007141507000011
Figure 0007141507000012
Figure 0007141507000013
なお、損失関数を最小化すると、最小化損失関数の最適化で取得されたパラメータ及び用いられるパラメータ化量子回路に基づき、初期ＬＯＣＣ操作案を更新し、ターゲットのＬＯＣＣ操作案を取得する。当該ターゲットのＬＯＣＣ操作案を量子デバイスで応用すると、特定の応用シナリオの量子もつれ状態に対する処理を完成することができる。
このように、本開示は、パラメータ化量子回路を採用するので、その柔軟且つ多様な構造により、本開示は、非常に強い拡張性を有することになる。パラメータ化量子回路を描き出す場合、様々な方案を選択して異なる状況に対応することができる。
第１、パラメータ化量子回路を用いてｎ個の初期量子状態に容易に拡張することができる。
第２、単方向通信手段又は双方向通信手段を柔軟に使用することができ、単方向通信手段においては、Ａｌｉｃｅは、測定結果をＢｏｂに通知するが、Ｂｏｂは、自分の結果をＡｌｉｃｅに通知する必要がなく、双方向通信手段においては、ＡｌｉｃｅとＢｏｂは、互いに自分の測定結果を相手に通知する。これにより、パラメータ化量子回路を選択する。
第３、必要な通信ラウンド数であるＮに基づいてパラメータ化量子回路を選択することもできる。
第４、当該例の方案は、ｎ－＞１に適用し、即ち、入力された初期量子状態は、ｎ個であり、１つの出力量子状態が取得される。当然ながら、当該例の方案は、ｎ－＞ｍにも適用し、即ち、入力された初期量子状態は、ｎ個であり、ｍ個の出力量子状態が取得される。なお、入力された初期量子状態のｎ個の量子状態は、互いに異なっても良く、このニーズに応じてパラメータ化量子回路を選択する。
上述した内容を纏めると、本開示は、パラメータ化量子回路を用い、機械学習の方法でパラメータ化量子回路の中のパラメータを決定することにより、ノードに必要なローカル量子操作に参加する具体的な手段を明確にする。また、初期量子状態については、制限しない。よって、従来の方案に比べ、適用範囲がより広い。また、機械学習により最適化されて取得されたターゲットのＬＯＣＣ案は、対応する応用シナリオで往々してより優れた効果が得られるので、高い効果を有する。
さらに、本開示は、パラメータ化量子回路を用いるので、その柔軟且つ多様な構造により、本開示は、非常に強い拡張性及び適応性を有することになり、異なる応用シナリオ及び量子デバイス設計に適用できる。例えば、本開示は、様々な応用シナリオに適用でき、もつれ蒸留、もつれ変換、もつれ識別及びもつれ交換を含むが、これらに限定されず、実用性及び汎用性が高い。
なお、上述した技術案は、全て古典デバイスで実現することができ、例えば、古典コンピュータでシミュレーションして実現し、古典コンピュータでシミュレーションして上述したターゲットのＬＯＣＣ操作案を取得すると、量子デバイスで実際の操作を行うことができる。これにより、量子もつれ状態の処理を実現する。
図５に示すように、本開示は、量子もつれ状態処理装置をさらに提供する。当該量子もつれ状態処理装置は、
処理待ちのｎ個の初期量子状態を決定し、ここで、各前記初期量子状態が、少なくとも第１組の量子ビットの中の少なくとも１つの第１量子ビットと第２組の量子ビットの中の少なくとも１つの第２量子ビットにより形成されたもつれ量子状態である初期量子状態決定ユニット５０１と、前記初期量子状態に関連する少なくとも２つのノードを決定し、ここで、前記第１量子ビットが、前記少なくとも２つのノードの中の第１ノードに位置し、前記第２量子ビットが、前記少なくとも２つのノードの中の第２ノードに位置する関連ノード決定ユニット５０２と、予め設定される処理シナリオにマッチングする前記第１ノードに必要な少なくとも１つの第１パラメータ化量子回路及び前記第２ノードに必要な少なくとも１つの第２パラメータ化量子回路を取得するパラメータ化量子回路取得ユニット５０３と、初期量子操作ポリシーに基づき、前記少なくとも１つの第１パラメータ化量子回路を利用して前記第１組の量子ビットの中の少なくとも一部の第１量子ビットに対してローカル量子操作を行うように前記第１ノードを制御することにより、第１測定結果を取得し、ここで、前記第１測定結果が、前記第１ノードがローカル量子操作を行った後の、少なくとも一部の前記第１量子ビットの状態情報を表し、前記初期量子操作ポリシーに基づき、前記少なくとも１つの第２パラメータ化量子回路を利用して前記第２組の量子ビットの中の少なくとも一部の第２量子ビットに対してローカル量子操作を行うように前記第２ノードを制御することにより、第２測定結果を取得し、ここで、前記第２測定結果が、前記第２ノードがローカル量子操作を行った後の、少なくとも一部の前記第２量子ビットの状態情報を表す量子操作ポリシー制御ユニット５０４と、少なくとも前記第１測定結果及び前記第２測定結果に基づき、前記予め設定される処理シナリオの予め設定される要求を満たす出力量子状態を取得し、ここで、前記出力量子状態が、前記初期量子操作ポリシーを実行した後の、前記ｎ個の初期量子状態の中の少なくとも１つの初期量子状態に関連する量子ビットにより形成されたもつれ量子状態である結果出力ユニット５０５と、を備える。
本開示の１つの具体例においては、前記初期量子状態に関連する量子ビット集合を決定し、ここで、前記量子ビット集合が、互いにもつれている又はもつれていない少なくとも２つの量子ビットを含み、異なる量子ビットが異なる量子ビットの組に位置するとともに異なるノードに位置するように、前記量子ビット集合に含まれる少なくとも２つの量子ビットを少なくとも２つの部分に分割し、少なくとも第１組の量子ビット及び第２組の量子ビットを取得し、少なくとも２つのノードにそれぞれ割り当てる割当ユニットをさらに備える。
本開示の１つの具体例にいては、取得された、前記予め設定される処理シナリオの予め設定される要求を満たす出力量子状態は、全部ｍ個であり、前記ｍは、ｎ以下である。
本開示の１つの具体例にいては、前記初期量子操作ポリシーは、異なるノードの間の通信手段をさらに示すことにより、通信手段に基づき、前記第１ノードと前記第２ノードの間において前記第１測定結果及び／又は前記第２測定結果を伝送する。
本開示の１つの具体例にいては、前記初期量子操作ポリシーは、予め設定される通信ラウンド数をさらに示すことにより、少なくとも前記第１ノードと前記第２ノードの間において予め設定される通信ラウンド数の測定結果の伝送を完成する。
本開示の１つの具体例にいては、前記量子操作ポリシー制御ユニットは、対応する前記少なくとも１つの第１パラメータ化量子回路から、受信された前記第２測定結果及び取得した前記第１測定結果にマッチングする第１パラメータ化量子回路を選択することにより、再びローカル量子操作を完成するように、前記第１ノードを制御し、前記第１測定結果を更新すること、及び／又は、対応する前記少なくとも１つの第２パラメータ化量子回路から、受信された前記第１測定結果及び取得した前記第２測定結果にマッチングする第２パラメータ化量子回路を選択することにより、再びローカル量子操作を完成するように、前記第２ノードを制御し、前記第２測定結果を更新することにさらに用いられる。
本開示の１つの具体例にいては、ターゲット量子状態を取得するためのターゲット決定ユニットと、少なくとも前記出力量子状態と前記ターゲット量子状態の差異に基づいて損失関数を決定し、前記第１ノードが使用する第１パラメータ化量子回路のパラメータ及び前記第２ノードが使用する第２パラメータ化量子回路のパラメータを調整することにより、前記出力量子状態と前記ターゲット量子状態の差異を調整して前記差異が予め設定されるルールを満たすように前記損失関数を最小化させる最適化ユニットとをさらに備える。
本開示の１つの具体例にいては、前記結果出力ユニットは、前記損失関数を最小化させた後に取得された、前記第１ノードが使用した第１パラメータ化量子回路のパラメータ及び前記第２ノードが使用した第２パラメータ化量子回路のパラメータに基づき、前記初期量子操作ポリシーを更新し、ターゲット量子操作ポリシーを取得することに用いられる。ここで、前記ターゲット量子操作ポリシーを利用して前記予め設定される処理シナリオの予め設定される要求を満たすもつれ量子状態の処理を実現することができる。
本開示の実施形態による量子もつれ状態処理装置の各ユニットの機能は、上述した方法の対応する記載を参照することができ、ここでは、繰り返して説明しない。
なお、本開示に記載の量子もつれ状態処理装置は、古典デバイスであっても良く、例えば、古典コンピュータ、古典電子デバイス等であり、この時、上述した各ユニットは、メモリ、プロセッサ等のような古典デバイスのハードウェアにより実現することができる。当然ながら、本開示に記載のもつれ量子状態純粋化装置は、量子デバイスであっても良く、この時、上述した各ユニットは、量子ハードウェア等により実現することができる。
本開示の実施形態によれば、本開示は、電子デバイス、可読記憶媒体及びプログラムをさらに提供する。
図６は、本開示の実施形態が実施可能な例示電子デバイス６００の模式ブロック図である。電子デバイスは、様々な形態のデジタルコンピュータ、例えば、ラップトップコンピュータ、デスクトップコンピュータ、ワークステーション、パーソナルデジタルアシスタント、サーバ、ブレードサーバ、メインフレームコンピュータ、及び他の好適なコンピュータを表すことを目的としている。また、電子デバイスは、また、様々な形態のモバイルデバイス、例えば、パーソナルデジタルアシスタント、携帯電話、スマートフォン、ウェアラブルデバイス、及び他の類似のコンピューティングデバイスを表すことができる。本明細書に記載のコンポーネント、それらの接続及び関係、ならびにそれらの機能は、例としてのみ意図されており、本明細書に記載及び／または要求される本開示の実現を限定することを意図するものではない。
図６に示すように、電子デバイス６００は、計算ユニット６０１を含み、当該計算ユニット６０１は、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）６０２に記憶されているコンピュータプログラム又は記憶ユニット６０８からランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）６０３へロードされたコンピュータプログラムに基づき、様々な適切な動作及び処理を行う。ＲＡＭ６０３においては、記憶デバイス６００の操作に必要な様々なプログラム及びデータをさらに記憶しても良く。計算ユニット６０１、ＲＯＭ６０２及びＲＡＭ６０３は、バス６０４により互いに接続する。入力出力（Ｉ／Ｏ）インターフェース６０５もバス６０４に接続している。
キーボード、マウス等を含む入力ユニット６０６、様々なタイプのディスプレイ及びスピーカー等のような出力部分６０７、ハードディスク、光ディスク等のような記憶ユニット６０８及びＬＡＮカード、モデム、無線通信トランシーバー等のような通信ユニット６０９を含むデバイス６００の複数の部材は、Ｉ／Ｏインターフェース６０５に接続される。通信ユニット６０９は、デバイス６００がインターネットのようなコンピュータネットワーク及び／又は様々な電気通信ネットワークにより他のデバイスと情報／データを交換するように許可する。
計算ユニット６０１は、処理及び計算機能を有する様々な汎用及び／又は専用処理コンポーネントであっても良い。計算ユニット６０１の幾つかの例は、中央処理装置（ＣＰＵ）、グラフィックス処理ユニット（ＧＰＵ）、様々な専用人工知能（ＡＩ）コンピューティングチップ、機械学習モデルアルゴリズムを実行する様々な計算ユニット、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）及び任意の適切なプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ等を含むが、これらに限定されない。計算ユニット６０１は、上述した内容に記載の様々な方法及び処理を実行し、例えば、量子もつれ状態処理方法である。例えば、幾つかの実施形態においては、量子もつれ状態処理方法は、記憶ユニット６０８のような機械可読媒体に具体的に含まれるコンピュータソフトウェアプログラムとして実現することができる。幾つかの実施形態では、コンピュータプログラムの一部又は全部は、ＲＯＭ６０２及び／又は通信ユニット６０９を介してデバイス６００にロード及び／又はインストールされても良い。コンピュータプログラムがＲＡＭ６０３にロードされ、計算ユニット６０１により実行されるとき、上述した内容に記載の量子もつれ状態処理方法の１つ又は複数のステップを実行することができる。又は、他の実施形態では、計算ユニット６０１は、他の任意の適切な手段（例えば、ファームウェアによる）により量子もつれ状態処理方法を実行するように配置されても良い。
本明細書に記載のシステムと技術の様々な実施形態は、デジタル電子回路システム、集積回路システム、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、特定応用向け汎用品（ＡＳＳＰ）、システムオンチップ（ＳＯＣ）、コンプレックスプログラマブルロジックデバイス（ＣＰＬＤ）、コンピュータハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア及び／又はそれらの組み合わせで実現することができる。これらの様々な実施形態は、１つ又は複数のコンピュータプログラムで実現することができ、当該１つ又は複数のコンピュータプログラムは、少なくとも１つのプログラム可能なプロセッサを含むプログラム可能なシステム上で実行及び／又は解釈することができる。当該プログラム可能なプロセッサは、専用または汎用のプログラマ可能なプロセッサであっても良く、記憶システム、少なくとも１つの入力装置及び少なくとも１つの出力装置からデータ及び命令を受信し、データ及び命令を当該記憶システム、当該少なくとも１つの入力装置及び当該少なくとも１つの出力装置に送信する。
本開示の方法を実施するために用いられるプログラムコードは、１つ又は複数のプログラミング言語の任意の組み合わせで書くことができる。これらのプログラムコードは、汎用コンピュータ、専用コンピュータ又は他のプログラム可能なデータ処理装置のプロセッサ又はコントローラに提供することができるので、プログラムコードがプロセッサ又はコントローラにより実行されると、フローチャート図及び／又はブロック図で指定された機能／操作が実行される。 プログラムコードは、完全にマシンで実行しても良く、一部は、マシンで実行しても良く、独立したソフトウェアパッケージとして、一部は、マシンで、一部は、リモートマシンで実行しても良く、又は、完全にリモートマシン又はサーバで実行しても良い。
本開示の上下の文章においては、機械可読媒体は、命令実行システム、装置又はデバイスが使用するプログラム又は命令実行システム、装置又はデバイスと組み合わせて使用するプログラムを含む又は記憶することが可能な有形媒体であっても良い。機械可読媒体は、機械可読信号媒体又は機械可読記憶媒体であっても良い。機械可読媒体は、電子、磁気、光学、電磁気、赤外線又は半導体システム、装置又はデバイス、又は上述した内容の任意の適切な組み合わせを含むが、これらに限定されない。機械可読記憶媒体のより具体例は、１つ又は複数のワイヤに基づく電気接続、ポータブルコンピュータディスク、ハードディスク、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、消去可能プログラマブルＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ又はフラッシュメモリ）、光ファイバ、ポータブルコンパクトディスクリードオンリーメモリ（ＣＤ－ＲＯＭ）、光記憶装置、磁気記憶装置又は上述した内容の任意の適切な組み合わせを含む。
ユーザとのインタラクティブを提供するために、ここで説明するシステム及び技術は、コンピュータで実現することができる。当該コンピュータは、ユーザが情報を表示するためのディスプレイ装置（例えば、ＣＲＴ（ブラウン管））又は（液晶ディスプレイ）モニタ）及びユーザがコンピュータに入力を提供できるキーボード及びポインティングデバイス（例えば、マウス又はトラックボール）を有する。他のタイプの装置は、ユーザとのインタラクティブを提供することもできる。例えば、ユーザに提供するフィードバックは、任意の形式の感覚フィードバック（例えば、視覚フィードバック、聴覚フィードバック又は触覚フィードバック）であっても良く、任意の形式（音響入力、音声入力、又は触覚入力を含む）でユーザからの入力を受信することができる。
本明細書に記載のシステム及び技術は、バックエンドコンポーネントを含むコンピューティングシステム（例えば、データサーバとして）、又は、ミドルウェアコンポーネントを含むコンピューティングシステム（例えば、アプリケーションサーバ）、又は、フロントエンドコンポーネントを含むコンピューティングシステム（例えば、グラフィカルユーザインターフェース又はインターネットブラウザを有するユーザコンピュータであり、ユーザは、当該ラフィカルユーザインターフェース又はインターネットブラウザによりここで記載のシステム及び技術の実施形態とインタラクティブすることができる）、又は、これらのバックエンドコンポーネント、ミドルウェアコンポーネント又はフロントエンドコンポーネントを含む任意の組み合わせのコンピューティングシステムで実現することができる。任意の形式又は媒体のデジタルデータ通信（又は、通信ネットワーク）により、システムのコンポーネントを接続することができる。通信ネットワークの例は、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）及びインターネットを含む。
コンピュータシステムは、クライアント及びサーバを含んでも良い。クライアントとサーバは、通常、互いに遠く離れており、通信ネットワークを介して互いにインタラクティブする。対応するコンピュータで実行し、互いにクライアントとサーバの関係を持つコンピュータプログラムにより、クライアントとサーバの関係を生成する。
上述した処理の様々なプロセスを用い、順序を変えたり、ステップを追加または削除したりすることができることが理解されるべきである。例えば、本開示に記載の各ステップは、並行して実行されてもよく、順次実行されてもよく、異なる順序で実行されてもよく、本開示に開示された技術案の所望の結果が達成される限り、限定されない。
上述した実施形態は、本開示の権利保護の範囲を制限しない。当業者は、設計の要求及び他の要素により、様々な変更、組み合わせ、サブ組み合わせ及び置換えを行うことができる。本開示の精神及び原則から逸脱しない限り、行われた補正、等価置換及び改良等は、全て本開示の権利保護の範囲に属する。

Claims (19)

  1. 処理待ちのｎ個の初期量子状態を決定することであって、各前記初期量子状態は、少なくとも、第１組の量子ビットの中の少なくとも１つの第１量子ビットと第２組の量子ビットとのうちの少なくとも１つの第２量子ビットにより形成されたもつれ量子状態である、ことと、
    前記初期量子状態に関連する少なくとも２つのノードを決定することであって、前記第１量子ビットは、前記少なくとも２つのノードのうちの第１ノードに位置し、前記第２量子ビットは、前記少なくとも２つのノードのうちの第２ノードに位置する、ことと、
    予め設定される処理シナリオにマッチングする前記第１ノードに必要な少なくとも１つの第１パラメータ化量子回路と、前記第２ノードに必要な少なくとも１つの第２パラメータ化量子回路とを取得することと、
    初期量子操作ポリシーに基づいて、前記少なくとも１つの第１パラメータ化量子回路を利用して、前記第１組の量子ビットのうちの少なくとも一部の第１量子ビットに対してローカル量子操作を行うように前記第１ノードを制御することにより、第１測定結果を取得することであって、前記第１測定結果は、前記第１ノードがローカル量子操作を行った後の、少なくとも一部の前記第１量子ビットの状態情報を表す、ことと、
    前記初期量子操作ポリシーに基づいて、前記少なくとも１つの第２パラメータ化量子回路を利用して、前記第２組の量子ビットの中の少なくとも一部の第２量子ビットに対してローカル量子操作を行うように前記第２ノードを制御することにより、第２測定結果を取得することであって、前記第２測定結果は、前記第２ノードがローカル量子操作を行った後の、少なくとも一部の前記第２量子ビットの状態情報を表す、ことと、
    少なくとも前記第１測定結果及び前記第２測定結果に基づいて、前記予め設定される処理シナリオの予め設定される要求を満たす出力量子状態を取得することであって、前記出力量子状態は、前記初期量子操作ポリシーを実行した後の、前記ｎ個の初期量子状態のうちの少なくとも１つの初期量子状態に関連する量子ビットにより形成されたもつれ量子状態である、ことと、
    を含む、
    ことを特徴とする量子もつれ状態処理方法。
  2. 前記初期量子状態に関連する量子ビット集合を決定することであって、前記量子ビット集合は、互いにもつれている又はもつれていない少なくとも２つの量子ビットを含む、ことと、
    異なる量子ビットが異なる量子ビットの組に位置するとともに異なるノードに位置するように、前記量子ビット集合に含まれる少なくとも２つの量子ビットを少なくとも２つの部分に分割し、少なくとも第１組の量子ビット及び第２組の量子ビットを取得し、少なくとも２つのノードにそれぞれ割り当てることと、
    をさらに含む、
    ことを特徴とする請求項１に記載の量子もつれ状態処理方法。
  3. 取得された、前記予め設定される処理シナリオの予め設定される要求を満たす出力量子状態は、全部ｍ個であり、前記ｍは、ｎ以下である、
    ことを特徴とする請求項１に記載の量子もつれ状態処理方法。
  4. 前記初期量子操作ポリシーは、異なるノードの間の通信手段をさらに示すことにより、通信手段に基づいて、少なくとも前記第１ノードと前記第２ノードとの間において前記第１測定結果及び／又は前記第２測定結果を伝送する、
    ことを特徴とする請求項１に記載の量子もつれ状態処理方法。
  5. 前記初期量子操作ポリシーは、予め設定される通信ラウンド数をさらに示すことにより、少なくとも前記第１ノードと前記第２ノードとの間において予め設定される通信ラウンド数の測定結果の伝送を完成する、
    ことを特徴とする請求項１に記載の量子もつれ状態処理方法。
  6. 対応する前記少なくとも１つの第１パラメータ化量子回路から、受信された前記第２測定結果及び取得した前記第１測定結果にマッチングする第１パラメータ化量子回路を選択することにより、再びローカル量子操作を完成するように、前記第１ノードを制御し、前記第１測定結果を更新すること、及び／又は、
    対応する前記少なくとも１つの第２パラメータ化量子回路から、受信された前記第１測定結果及び取得した前記第２測定結果にマッチングする第２パラメータ化量子回路を選択することにより、再びローカル量子操作を完成するように、前記第２ノードを制御し、前記第２測定結果を更新することをさらに含む、
    ことを特徴とする請求項４又は５に記載の量子もつれ状態処理方法。
  7. ターゲット量子状態を取得することと、
    少なくとも前記出力量子状態と前記ターゲット量子状態の差異に基づいて損失関数を決定することと、
    前記第１ノードが使用する第１パラメータ化量子回路のパラメータ及び前記第２ノードが使用する第２パラメータ化量子回路のパラメータを調整することにより、前記出力量子状態と前記ターゲット量子状態の差異を調整して前記差異が予め設定されるルールを満たすように前記損失関数を最小化させることと、をさらに含む、
    ことを特徴とする請求項６に記載の量子もつれ状態処理方法。
  8. 前記損失関数を最小化させた後に、取得された、前記第１ノードが使用した第１パラメータ化量子回路のパラメータ及び前記第２ノードが使用した第２パラメータ化量子回路のパラメータに基づいて、前記初期量子操作ポリシーを更新し、ターゲット量子操作ポリシーを取得することをさらに含み、
    前記予め設定される処理シナリオの予め設定される要求を満たすもつれ量子状態の処理は、前記ターゲット量子操作ポリシーにより実現可能である、
    ことを特徴とする請求項７に記載の量子もつれ状態処理方法。
  9. 処理待ちのｎ個の初期量子状態を決定するための初期量子状態決定ユニットであって、各前記初期量子状態は、少なくとも第１組の量子ビットのうちの少なくとも１つの第１量子ビットと、第２組の量子ビットのうちの少なくとも１つの第２量子ビットとにより形成されたもつれ量子状態である、初期量子状態決定ユニットと、
    前記初期量子状態に関連する少なくとも２つのノードを決定し、ここで、前記第１量子ビットが、前記少なくとも２つのノードの中の第１ノードに位置し、前記第２量子ビットが、前記少なくとも２つのノードの中の第２ノードに位置する関連ノード決定ユニットと、
    予め設定される処理シナリオにマッチングする前記第１ノードに必要な少なくとも１つの第１パラメータ化量子回路及び前記第２ノードに必要な少なくとも１つの第２パラメータ化量子回路を取得するパラメータ化量子回路取得ユニットと、
    初期量子操作ポリシーに基づき、前記少なくとも１つの第１パラメータ化量子回路を利用して前記第１組の量子ビットの中の少なくとも一部の第１量子ビットに対してローカル量子操作を行うように前記第１ノードを制御することにより、第１測定結果を取得し、ここで、前記第１測定結果が、前記第１ノードがローカル量子操作を行った後の、少なくとも一部の前記第１量子ビットの状態情報を表し、前記初期量子操作ポリシーに基づき、前記少なくとも１つの第２パラメータ化量子回路を利用して前記第２組の量子ビットの中の少なくとも一部の第２量子ビットに対してローカル量子操作を行うように前記第２ノードを制御することにより、第２測定結果を取得し、ここで、前記第２測定結果が、前記第２ノードがローカル量子操作を行った後の、少なくとも一部の前記第２量子ビットの状態情報を表す量子操作ポリシー制御ユニットと、
    少なくとも前記第１測定結果及び前記第２測定結果に基づき、前記予め設定される処理シナリオの予め設定される要求を満たす出力量子状態を取得し、ここで、前記出力量子状態が、前記初期量子操作ポリシーを実行した後の、前記ｎ個の初期量子状態の中の少なくとも１つの初期量子状態に関連する量子ビットにより形成されたもつれ量子状態である結果出力ユニットと、
    を備える、
    ことを特徴とする量子もつれ状態処理装置。
  10. 前記初期量子状態に関連する量子ビット集合を決定するための割当ユニットであって、前記量子ビット集合は、互いにもつれている又はもつれていない少なくとも２つの量子ビットを含み、異なる量子ビットが異なる量子ビットの組に位置するとともに異なるノードに位置するように、前記量子ビット集合に含まれる少なくとも２つの量子ビットを少なくとも２つの部分に分割して、少なくとも第１組の量子ビット及び第２組の量子ビットを取得し、少なくとも２つのノードにそれぞれ割り当てる、割当ユニットをさらに備える、
    ことを特徴とする請求項９に記載の量子もつれ状態処理装置。
  11. 取得された、前記予め設定される処理シナリオの予め設定される要求を満たす出力量子状態は、全部でｍ個であり、前記ｍは、ｎ以下である、
    ことを特徴とする請求項９に記載の量子もつれ状態処理装置。
  12. 前記初期量子操作ポリシーは、異なるノードの間の通信手段をさらに示すことにより、通信手段に基づいて、少なくとも前記第１ノードと前記第２ノードとの間において前記第１測定結果及び／又は前記第２測定結果を伝送する、
    ことを特徴とする請求項９に記載の量子もつれ状態処理装置。
  13. 前記初期量子操作ポリシーは、予め設定される通信ラウンド数をさらに示すことにより、少なくとも前記第１ノードと前記第２ノードの間において予め設定される通信ラウンド数の測定結果の伝送を完成する、
    ことを特徴とする請求項９に記載の量子もつれ状態処理装置。
  14. 前記量子操作ポリシー制御ユニットは、
    対応する前記少なくとも１つの第１パラメータ化量子回路から、受信された前記第２測定結果及び取得した前記第１測定結果にマッチングする第１パラメータ化量子回路を選択することにより、再びローカル量子操作を完成するように、前記第１ノードを制御し、前記第１測定結果を更新すること、及び／又は、
    対応する前記少なくとも１つの第２パラメータ化量子回路から、受信された前記第１測定結果及び取得した前記第２測定結果にマッチングする第２パラメータ化量子回路を選択することにより、再びローカル量子操作を完成するように、前記第２ノードを制御し、前記第２測定結果を更新することにさらに用いられる、
    ことを特徴とする請求項１２又は１３に記載の量子もつれ状態処理装置。
  15. ターゲット量子状態を取得するターゲット決定ユニットと、
    少なくとも前記出力量子状態と前記ターゲット量子状態の差異に基づいて損失関数を決定し、前記第１ノードが使用する第１パラメータ化量子回路のパラメータ及び前記第２ノードが使用する第２パラメータ化量子回路のパラメータを調整することにより、前記出力量子状態と前記ターゲット量子状態の差異を調整して前記差異が予め設定されるルールを満たすように前記損失関数を最小化させる最適化ユニットと、
    をさらに備える、
    ことを特徴とする請求項１４に記載の量子もつれ状態処理装置。
  16. 前記結果出力ユニットは、前記損失関数を最小化させた後に取得された、前記第１ノードが使用した第１パラメータ化量子回路のパラメータ及び前記第２ノードが使用した第２パラメータ化量子回路のパラメータに基づいて、前記初期量子操作ポリシーを更新して、ターゲット量子操作ポリシーを取得することにさらに用いられており、
    前記予め設定される処理シナリオの予め設定される要求を満たすもつれ量子状態の処理は、前記ターゲット量子操作ポリシーにより実現可能である、
    ことを特徴とする請求項１５に記載の量子もつれ状態処理装置。
  17. 少なくとも１つのプロセッサと、
    前記少なくとも１つのプロセッサと通信接続されたメモリと、
    を備え、
    前記メモリは、前記少なくとも１つのプロセッサによって実行可能な命令を記憶し、
    前記命令は、前記少なくとも１つのプロセッサにより実行されると、前記少なくとも１つのプロセッサに請求項１～８のいずれか一項に記載の量子もつれ状態処理方法を実行させる、
    ことを特徴とする電子デバイス。
  18. コンピュータに請求項１～８のいずれか一項に記載の量子もつれ状態処理方法を実行させるための命令が記憶されていることを特徴とする非一時的なコンピュータ可読記憶媒体。
  19. コンピュータにおいて、プロセッサに実行されると、請求項１～８のいずれか一項に記載の量子もつれ状態処理方法を実現することを特徴とするプログラム。
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