量子ダイナミクスを導入した新しい脳型計算機に関する研究

研究结合量子动力学的新型类脑计算机

• 批准号: 15680008
• 负责人: 佐藤 茂雄
• 金额: $ 18.39万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15680008/
• 关键词: 量子ビット; 断熱変化アルゴリズム; 高温超伝導体; Si系核スピン; 巨視的量子トンネル; STM; 巨視的量子現象; 人工神経回路; 断熱的変化アルゴリズム; ジョセフソン接合; 高温超伝導

ニューロ的手法を導入した断熱的変化アルゴリズムについては、エネルギー散逸効果を取り入れることにより誤動作を排除できることを数値計算から明らかにし、断熱的変化アルゴリズムの弱点を補えることを示した。この成果は論文(PRA)として公表された。またニューラルネットワークと同様、量子計算でも学習を導入することが可能であることを見出した。さらに量子ヘッブ学習を提案し、数値計算によりその動作を確認した。以上から、量子ダイナミクスを導入した脳型計算機アルゴリズムの基幹部分を構築した。まだいくつか検証必要課題が残されているものの、これらの成果は従来のニューラルネットワークをはるかに陵駕できることを原理的に示しており、今後の研究進展が期待される。製作面においては、まず昨年度の成果である高温超伝導体の固有ジョセフソン接合における巨視的量子トンネルについて論文(PRL)で公表した。次いでこの固有ジョセフソン接合の量子状態の制御を試みた。量子状態はマイクロ波を照射することによって制御可能であることから、まず測定系にマイクロ波ラインを導入し、その制御回路を構築した。ダイポールアンテナ等を使ってマイクロ波をサンプルに照射し、そのときの固有ジョセフソン接合の振る舞いを調べた。マイクロ波による共鳴現象、スイッチング電流の低下などを確認した。量子ビットの基本動作であるラビ振動の観測には至らなかったものの、マイクロ波の高精度な時間制御を行えばこれが可能であるとの感触を得ている。Si核スピン量子ビットにおいては、STM探針の先鋭化を図りより空間分解能の高い電子注入を実現した。しかし単水素原子を脱離することには成功せず、核スピン量子ビットの実現には至らなかった。これら2つのデバイスを比較すると、製作の容易さから固有ジョセフソン接合が有利であると言える。

ニ ュ ー ロ gimmick を import し た broken hot - melt ア ル ゴ リ ズ ム に つ い て は, エ ネ ル ギ ー degradation of unseen fruit を take り れ る こ と に よ り misoperation を exclude で き る こ と を the numerical computing か ら Ming ら か に し, hot - melt ア ル ゴ リ ズ ム の weakness を fill え る こ と を shown し た. Youdaoplaceholder2 the results of the と paper (PRA)と the て public table された. ま た ニ ュ ー ラ ル ネ ッ ト ワ ー ク と with others, quantum computing で も learning を import す る こ と が may で あ る こ と を shows し た. Youdaoplaceholder0 quantum ヘッブ learning を proposal を numerical computation によ そ <s:1> action を confirmation た. Above か ら, quantum ダ イ ナ ミ ク ス を import し た 脳 type computer ア ル ゴ リ ズ ム の skeleton part を build し た. ま だ い く つ か 検 certificate necessary subject が residual さ れ て い る も の の, こ れ ら の results は 従 to の ニ ュ ー ラ ル ネ ッ ト ワ ー ク を は る か に ling driving で き る こ と に を principle in し て お り, の research progress in the future が expect さ れ る. Making noodles に お い て は, ま ず yesterday annual の results で あ る high temperature super conductor 伝 の inherent ジ ョ セ フ ソ ン joint に お け る macroscope quantum ト ン ネ ル に つ い て paper (PRL) で male table し た. Subsequence: で で <s:1> intrinsic ジョセフソ <e:1> joint <s:1> quantum state <e:1> control を attempt みた. Quantum state は マ イ ク を ロ wave irradiation す る こ と に よ っ て suppression may で あ る こ と か ら, ま ず measurement system に マ イ ク ロ wave ラ イ ン を import し, そ の を suppression circuit construct し た. ダ イ ポ ー ル ア ン テ ナ を make っ て マ イ ク ロ wave を サ ン プ ル し に exposure, そ の と き の inherent ジ ョ セ フ ソ ン joint vibration の る dance い を adjustable べ た. The による ッチ ロ ロ wave による resonance phenomenon and the ス ス ッチ <e:1> グ グ current <e:1> being low な を を confirm the た. Quantum ビ ッ ト の basics で あ る ラ ビ vibration の 観 measuring に は to ら な か っ た も の の, マ イ ク ロ wave suppression の high-precision な time line を え ば こ れ が may で あ る と の feeling を must て い る. Si nucleus スピ <e:1> quantum ビットにお て て, STM probe <s:1> pre-sharpening を graph よ <e:1> <s:1> space decomposition energy <s:1> high <e:1> electron injection を reality た. を し か し 単 water element atoms from す る こ と に は successful せ ず, nuclear ス ピ ン quantum ビ ッ ト の be presently に は to ら な か っ た. こ れ ら 2 つ の デ バ イ ス を compare す る と, easy making の さ か ら inherent ジ ョ セ フ ソ ン joint が favorable で あ る と said え る.

项目成果

Single electron random number generator

单电子随机数发生器

• 发表时间: 2004
• 期刊: IEICE TRANSACTIONS ON FUNDAMENTALS E87C・5
• 作者: H.Akima;et al.
• 通讯作者: et al.

K.Inomata et al.: "Intrinsic Properties of Cross-Whisker"Abstracts of Second East Asia Symposium on Superconductive Electronics. 68 (2003)

K.Inomata等人：“交叉晶须的内在特性”第二届东亚超导电子学研讨会摘要。

量子ニューラルネットワーク実現への試み-量子ビットをニューロンとして使うために-

尝试实现量子神经网络 - 使用量子比特作为神经元 -

• 发表时间: 2004
• 期刊: 電子情報通信学会学会誌 87・6
• 作者: 佐藤茂雄;金城光永;中島康治
• 通讯作者: 中島康治

K.Inomata et al.: "Electrical Transport Characteristics of Bi_2Sr_2CaCu_2O_<8+_δ> Stacked Junctions with Control of the Carrier Density"Superconductor Science and Technology. 16・12. 1365-1367 (2003)

K. Inomata 等：“控制载流子密度的 Bi_2Sr_2CaCu_2O_<8+_δ> 堆叠结的电传输特性” 16・12 1365-1367（2003）。

M.Kinjo et al.: "Quantum Adiabatic Evolution Algorithm for a Quantum Neural Network"Proceedings of Artificial Neural Networks and Neural Information Processing - ICANN/ICONIP 2003. 951-958 (2003)

M.Kinjo 等人：“量子神经网络的量子绝热演化算法”人工神经网络和神经信息处理论文集 - ICANN/ICONIP 2003. 951-958 (2003)