System software construction of quantum computer clusters with quantum interconnect

量子互联量子计算机集群系统软件构建

• 批准号: 22KJ1436
• 负责人: 西尾 真
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: The Graduate University for Advanced Studies
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ1436/
• 关键词: マルチコア量子計算; 量子インターコネクト; 量子誤り訂正符号; フォールトトレラント量子計算; 時間多重; 量子回路最適化; Defect Braiding; プログラミング言語

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。

今年，我们对由多个量子处理器组成的量子计算机簇中的程序优化方法和编程语言进行了研究。 1。已经表明，通过使用光子时间多路复用，可以大大降低具有多个控制量子器的控制门所需的栅极成本。此外，该技术表明，在具有高损耗误差的量子通道中有效的量子芦苇 - 固体代码的编码电路可以显着优化，并且有效地减少了耐断层分散剂量子计算的开销。 2。当表面代码上的多Quainbit门通过缺陷编织实现并显示了计算复杂性时，我们提出了一个优化拓扑量子电路的问题。 3。我们提出了有关量子计算机簇的量子编程语言查询。询问具有正式定义的语法和操作语义，并提供了使用类型系统的正式验证的观点。这些结果增加了对量子群集对量子簇的可行性，并提高了计算机科学的理解。根据研究的结果，这些论文发表在《量子工程》上的物理评论A和IEEE交易中。此外，在CLEO-PR2022，量子资源估计2023和量子信息处理2023上进行了演示。