JPWO2015156126A1 - イジングモデルの量子計算装置、イジングモデルの量子並列計算装置及びイジングモデルの量子計算方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明のイジングモデルの量子計算装置Qの構成を図4に示す。本発明では、イジングハミルトニアンを、1体〜3体の相互作用を含むとして、数式3のようにする。
第1の実施形態のイジングモデルの量子計算装置Qの構成を図6に示す。
第2の実施形態のイジングモデルの量子計算装置Qの構成を図7に示す。
数式4−7のレート方程式のシミュレーション結果として、2体の相互作用を含むイジングモデルの量子計算装置Qの計算結果及び時間発展を図8及び図9に示す。イジングモデルのハミルトニアンは、図8の上段に示されている。
本発明のイジングモデルの量子計算方法のループ手順を図18、19に示す。
本発明のイジングモデルの量子並列計算装置Pの構成を図20、21に示す。
M:マスターレーザー
I12、I13、I14、I23、I24、I34:イジング相互作用実装部
Q、Q1、Q2、Qn:イジングモデルの量子計算装置
SP、SP1、SP2、SP3、SP4、SP(N):擬似的スピンパルス
LO、LO1〜LON:局部発振パルス
P:イジングモデルの量子並列計算装置
1:パラメトリック発振器
2:リング共振器
3:暫定的スピン測定部
4:相互作用計算部
5:相互作用実装部
6:擬似的スピン測定部
7:パルス同相化部
8:パルス発生器
9:第二高調波発生器
10:暫定的スピン共有部
Claims (9)
- イジングモデルの複数のスピンに擬似的に対応し同一の発振周波数を有する複数の擬似的スピンパルスをパラメトリック発振させるパラメトリック発振器と、
前記複数の擬似的スピンパルスを周回伝搬させるリング共振器と、
前記複数の擬似的スピンパルスが前記リング共振器を周回伝搬するたびに、前記複数の擬似的スピンパルスの位相を暫定的に測定することにより、前記複数の擬似的スピンパルスの擬似的なスピンを暫定的に測定する暫定的スピン測定部と、
ある擬似的スピンパルスが関わる前記イジングモデルの結合係数及び前記暫定的スピン測定部が暫定的に測定した他の擬似的スピンパルスの擬似的なスピンに基づいて、前記ある擬似的スピンパルスが関わる相互作用を暫定的に計算する相互作用計算部と、
前記ある擬似的スピンパルスに対して注入される光の振幅及び位相を制御することにより、前記相互作用計算部が暫定的に計算した前記ある擬似的スピンパルスが関わる相互作用の大きさ及び符号を暫定的に実装する相互作用実装部と、
前記暫定的スピン測定部、前記相互作用計算部及び前記相互作用実装部により構成されるフィードバックループが繰り返される過程で、前記複数の擬似的スピンパルスが定常状態に到達した後に、前記複数の擬似的スピンパルスの位相を測定することにより、前記複数の擬似的スピンパルスの擬似的なスピンを測定する擬似的スピン測定部と、
を備えることを特徴とするイジングモデルの量子計算装置。 - 前記相互作用計算部は、前記ある擬似的スピンパルスが関わる前記イジングモデルの3体以上の結合係数及び前記暫定的スピン測定部が暫定的に測定した前記他の擬似的スピンパルスの擬似的なスピンに基づいて、前記ある擬似的スピンパルスが関わる3体以上の相互作用を暫定的に計算し、
前記相互作用実装部は、前記ある擬似的スピンパルスに対して注入される光の振幅及び位相を制御することにより、前記相互作用計算部が暫定的に計算した前記ある擬似的スピンパルスが関わる3体以上の相互作用の大きさ及び符号を暫定的に実装する
ことを特徴とする請求項1に記載のイジングモデルの量子計算装置。 - 前記パラメトリック発振器は、前記複数の擬似的スピンパルスと同一の発振周波数を有し1対1のペアを組む複数の局部発振パルスをパラメトリック発振させ、
前記リング共振器は、前記複数の局部発振パルスを周回伝搬させ、
前記複数の局部発振パルスの位相について、正相及び逆相の両方を含む状態から、正相及び逆相の一方を含む状態へと、同相化させるパルス同相化部、をさらに備え、
前記暫定的スピン測定部は、前記複数の擬似的スピンパルスの一部に対して、1対1のペアを組む前記複数の局部発振パルスの一部を用いてホモダイン検波を行い、
前記相互作用実装部は、前記ある擬似的スピンパルスに対して、1対1のペアを組みその一部の振幅及び位相を制御された局部発振パルスを注入し、
前記擬似的スピン測定部は、前記複数の擬似的スピンパルスの一部に対して、1対1のペアを組む前記複数の局部発振パルスの一部を用いてホモダイン検波を行う
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のイジングモデルの量子計算装置。 - 角周波数ωを有する局部発振パルスを発生させるパルス発生器と、
前記角周波数ωを有する局部発振パルスを用いて、角周波数2ωを有するパルスを発生させる第二高調波発生器と、をさらに備え、
前記パラメトリック発振器は、前記角周波数2ωを有するパルスを用いて、前記複数の擬似的スピンパルスをパラメトリック発振させ、
前記暫定的スピン測定部は、前記複数の擬似的スピンパルスの一部に対して、前記角周波数ωを有する局部発振パルスを用いてホモダイン検波を行い、
前記相互作用実装部は、前記ある擬似的スピンパルスに対して、振幅及び位相を制御された前記角周波数ωを有する局部発振パルスを注入し、
前記擬似的スピン測定部は、前記複数の擬似的スピンパルスの一部に対して、前記角周波数ωを有する局部発振パルスを用いてホモダイン検波を行う
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のイジングモデルの量子計算装置。 - 前記相互作用実装部は、前記ある擬似的スピンパルスに対して注入される光の振幅を、計算処理の初期段階ほど大きく制御し、計算処理の終期段階ほど小さく制御する
ことを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載のイジングモデルの量子計算装置。 - 前記複数の擬似的スピンパルスが前記リング共振器を周回伝搬するたびに、前記複数の擬似的スピンパルスの振幅を暫定的に測定する暫定的振幅測定部、をさらに備え、
前記パラメトリック発振器は、前記暫定的振幅測定部が測定した前記複数の擬似的スピンパルスの振幅に基づいて、前記複数の擬似的スピンパルスの振幅が等しくなるように、パラメトリック発振に用いるポンプパルスの振幅をフィードバック制御する
ことを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載のイジングモデルの量子計算装置。 - 前記イジングモデルの複数のスピンのうち第n群(nは1以上の整数)のスピンに擬似的に対応する第n群の擬似的スピンパルスが前記リング共振器を周回伝搬する、請求項1から6のいずれかに記載の第n番のイジングモデルの量子計算装置、を並列に備え、
前記第n番のイジングモデルの量子計算装置が備える前記暫定的スピン測定部が暫定的に測定した前記第n群の擬似的スピンパルスの擬似的なスピンの情報を、並列に備わるイジングモデルの量子計算装置の間で共有させる暫定的スピン共有部、をさらに備える
ことを特徴とするイジングモデルの量子並列計算装置。 - イジングモデルの複数のスピンに擬似的に対応し同一の発振周波数を有する複数の擬似的スピンパルスをパラメトリック発振させるパラメトリック発振ステップと、
前記複数の擬似的スピンパルスがリング共振器を周回伝搬するたびに、前記複数の擬似的スピンパルスの位相を暫定的に測定することにより、前記複数の擬似的スピンパルスの擬似的なスピンを暫定的に測定する暫定的スピン測定ステップと、
前記複数の擬似的スピンパルスが前記リング共振器を周回伝搬するたびに、ある擬似的スピンパルスが関わる前記イジングモデルの結合係数及び前記暫定的スピン測定ステップが暫定的に測定した他の擬似的スピンパルスの擬似的なスピンに基づいて、前記ある擬似的スピンパルスが関わる相互作用を暫定的に計算する相互作用計算ステップと、
前記複数の擬似的スピンパルスが前記リング共振器を周回伝搬するたびに、前記ある擬似的スピンパルスに対して注入される光の振幅及び位相を制御することにより、前記相互作用計算ステップが暫定的に計算した前記ある擬似的スピンパルスが関わる相互作用の大きさ及び符号を暫定的に実装する相互作用実装ステップと、
前記複数の擬似的スピンパルスが前記リング共振器を周回伝搬するたびに、前記複数の擬似的スピンパルスをパラメトリック増幅させるパラメトリック増幅ステップと、
前記暫定的スピン測定ステップ、前記相互作用実装ステップ及び前記パラメトリック増幅ステップをこの順序で備えるフィードバックループが繰り返される過程で、前記複数の擬似的スピンパルスが定常状態に到達した後に、前記複数の擬似的スピンパルスの位相を測定することにより、前記複数の擬似的スピンパルスの擬似的なスピンを測定する擬似的スピン測定ステップと、
を備えることを特徴とするイジングモデルの量子計算方法。 - イジングモデルの複数のスピンに擬似的に対応し同一の発振周波数を有する複数の擬似的スピンパルスをパラメトリック発振させるパラメトリック発振ステップと、
前記複数の擬似的スピンパルスがリング共振器を周回伝搬するたびに、前記複数の擬似的スピンパルスの位相を暫定的に測定することにより、前記複数の擬似的スピンパルスの擬似的なスピンを暫定的に測定する暫定的スピン測定ステップと、
前記複数の擬似的スピンパルスが前記リング共振器を周回伝搬するたびに、ある擬似的スピンパルスが関わる前記イジングモデルの結合係数及び前記暫定的スピン測定ステップが暫定的に測定した他の擬似的スピンパルスの擬似的なスピンに基づいて、前記ある擬似的スピンパルスが関わる相互作用を暫定的に計算する相互作用計算ステップと、
前記複数の擬似的スピンパルスが前記リング共振器を周回伝搬するたびに、前記複数の擬似的スピンパルスをパラメトリック増幅させるパラメトリック増幅ステップと、
前記複数の擬似的スピンパルスが前記リング共振器を周回伝搬するたびに、前記ある擬似的スピンパルスに対して注入される光の振幅及び位相を制御することにより、前記相互作用計算ステップが暫定的に計算した前記ある擬似的スピンパルスが関わる相互作用の大きさ及び符号を暫定的に実装する相互作用実装ステップと、
前記暫定的スピン測定ステップ、前記パラメトリック増幅ステップ及び前記相互作用実装ステップをこの順序で備えるフィードバックループが繰り返される過程で、前記複数の擬似的スピンパルスが定常状態に到達した後に、前記複数の擬似的スピンパルスの位相を測定することにより、前記複数の擬似的スピンパルスの擬似的なスピンを測定する擬似的スピン測定ステップと、
を備えることを特徴とするイジングモデルの量子計算方法。
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