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Development of theory and technology for quantum error correction based on quantum control theory

基于量子控制理论的量子纠错理论与技术进展

基本信息

批准号：
20H02168
负责人：
津村幸治
金额：
$ 10.32万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H02168/
关键词：
制御理論量子誤り訂正量子情報理論量子統計量子計算理論

项目摘要

研究目的達成のため次の4課題の解決を目指す．各課題と2021年度の実施内容を説明する．課題１：量子誤り検出のためのオンライン状態トモグラフィ（担当：田中，大木，大関）量子誤り訂正で生じる状態トモグラフィの問題を解決するため，具体的な誤り訂正の量子系において可能な操作・測定の条件内で行えるオンライン状態トモグラフィの手法の構築を目指す．そのため2021年度は，平易なモデルで量子適応推定の数値シミュレーションを行った．量子適応推定は理論上は最適とされる一方で，測定を選ぶ上で非線型最適化の繰り返しが必要となる実用上の問題点も明らかになった．課題２：量子フィードバック制御の制御性能解析（担当：津村，大木）量子系の場合の Maxwell の悪魔とフィードバック制御の性能限界に関する議論を通して，量子誤り訂正システムに対する量子フィードバック制御系の制御性能限界を与えることを目的とする．2021年度は問題の定式化と基礎理論開発を進めた．課題３：連続時間量子系における冗長化と量子誤り訂正精度のトレードオフ解析（担当：大木，大関，津村）連続時間量子系において情報の冗長化と誤り訂正のフィードバック制御の性能とのトレードオフを解明することを目的とする．2021年度は，一昨年度に提案した符号化と復号化を実現する手法の一般化を開発したが，熱ノイズに対する耐性が無いことも判明した．課題４：実機の不均一さを克服する論理ビット構成の機械学習的アプローチ（担当：大関，田中）　各量子計算機の持つ特性をデータから学習することにより，情報の冗長化のために各実機にチューニングされた優れた論理ビットの構成法を自動化することを目指す．2021年度はそのための手法として，D-Wave quantum annealer を用いた black-box 最適化手法や，reverse annealing の解析を行った．

The purpose of the study is to achieve the goal of solving the fourth problem. The contents of each project in 2021 are clear. Topic 1: the quantum system is responsible for the state of the problem. (responsibility: Tanaka, Oki, Oki) Quantum error is in the process of improving the performance of the system. It is possible that the specific quantum system may be operated within the conditions for the determination of the state of the operation. In the case of the year 2021, it is easy to deduce the number of errors in the quantum system. In the theory of quantum presumption, the theory of quantum presumption is the most important. In order to determine the performance of the system, we have selected the most efficient method to determine the performance of the system. Topic 2: analysis of the performance of the control system (responsibility: Takamura, Ogi) Quantum system is designed to control the performance of the system. (responsibility: Takamura, Ogi) Quantum system is in harmony with the Maxwell system. The quantum error system is in the process of improving the performance limit and the performance limit of the system. The basic theory of the problem formulation of the year 2021 is in progress. Topic 3: link time delay quantum error correction accuracy analysis (responsibility: Oki, Oki) (Takamura) the connection time is long, the performance is correct, the performance is clear, the purpose of the system is clear. In the year 2021, a proposal was proposed yesterday to symbolize the implementation of the system, and to generalize the implementation methods. This is not true. Topic 4: the machine is not uniform in order to overcome the problem of mechanical engineering. (responsibility: Takei, Tanaka) each quantum computing computer holds the properties of the computer. The situation is too long for each machine to obtain information. The method of automatic monitoring is used. In 2021, D-Wave quantum annealer uses the most efficient method of black-box, and reverse annealing analyzes the data.