System software construction of quantum computer clusters with quantum interconnect

点击翻译按钮获取中文摘要

本年度は複数量子プロセッサから成る量子計算機クラスタにおける、プログラム最適化手法及びプログラミング言語の研究を行なった。1.光子の時間多重を用いることで、複数の制御量子ビットを持つ制御ゲートの要するゲートコストを大幅に削減可能であることを示した。更に、この手法により損失誤りの多い量子通信路において有効である量子Reed-Solomon符号の符号化回路が大幅に最適化可能であり、フォールトトレラント分散量子計算のオーバーヘッドの軽減に有効であることを示した。2.表面符号上の多量子ビットゲートをDefect Braidingによって実現した際のトポロジカル量子回路を最適化する問題を定式化し、その計算量を示した。3.量子計算機クラスタ上における量子プログラミング言語InQuIRを提案した。InQuIRは文法及び操作的意味論が形式的に定義されており、型システム等を用いた形式的検証への展望を示した。これらの成果は量子クラスタ上のフォールトトレラント量子計算の実現可能性を高め、計算機科学的理解を進展させるものである。研究の成果を元に、Physical Review A及びIEEE Transactions on Quantum Engineeringに論文を掲載した。また、CLEO-PR2022、Quantum Resource Estimation 2023、Quantum Information Processing 2023において発表を行なった。