Nextremer Tech Blog

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2020.08.05

トポロジカル量子計算勉強会

量子コンピュータ勉強会

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こんにちは!Nextremerの粟井です。

現在、Disruptive Tech. R&Dという基礎研究部門にて、量子コンピュータのソフトウェアについて研究、なかでも「量子ゲート型」コンピュータ実現のための「量子誤り耐性計算」についての研究を主に行っています。

  • Nextremerの量子コンピューティングに関する研究沿革

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また、研究活動の一つとして今年初めから「トポロジカル量子計算勉強会」を開催しています。今回は、この勉強会の紹介をしたいと思います。

トポロジカル量子計算とは?

現在、量子コンピュータの実用化に向けてGoogleやIBMをはじめ、多くの企業がしのぎを削っていますが、実用的なソフトウェアを実行する規模の実現には、まだまだ技術的な課題があるようです。

実用的な量子コンピュータ実現のボトルネックとなっている要因として、量子ビット(量子計算を行う素子)の不安定さがあります。従来コンピュータを凌ぐ可能性のある量子計算ですが、その不安定さのため情報が計算過程で壊れてしまい、計算時間の長い複雑な処理を実行するのが困難です。しかし、量子コンピュータが期待されているのは、まさにそのような従来コンピュータでは不可能な膨大な計算量を処理するような分野です。

量子計算の能力を維持したまま複雑な計算を実行するには、その過程で発生するエラーを逐次訂正しながら計算処理=「誤り耐性のある量子計算」を行う必要があります。

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内閣府:ムーンショット国際シンポジウム 分科会「量子現象等の活用による 未踏領域の創出」より

今、私達が取り組んでいるのは「トポロジカル量子計算」という誤り耐性量子計算の手法の一つで、勉強会では次の2つのアプローチについて勉強を進めています。

表面符号

複数の量子ビットを用いて量子誤り訂正符号を構成し、論理量子ビットによる量子計算を行うアプローチ(担当:粟井)

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エニオン

物質系の準粒子であるエニオンを用いて誤り耐性を持つ量子計算を行うアプローチ(担当:久保寺)

blog-figure Field, Bernard; Simula, Tapio; 2018. Introduction to topological quantum computation with non-Abelian anyons, Quantum Science and Technology, Vol. 3, no. 4 (Jul 2018) より

どちらの技術も利用可能な現実のデバイスとして近々に実現するものではありませんが、その理論や技術の複雑さや困難な課題、そして量子計算の持つ応用分野のポテンシャルを考えると、今から量子コンピュータ時代に向けて勉強・研究していくことは決して早すぎるとは言えないと思います。

これまでの勉強会

トポロジカル量子計算勉強会、第一回の開催は株式会社Quemix様のご厚意で都心のオフィスをお借りして開催させていただき、40名近くの方々にご参加いただきました。

勉強会の当日の様子

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その後、新型コロナウィルス感染症の影響で、YouTubeライブによる配信に切り替えて月1回のペースで開催、今月7月で第5回となります。ソフトウェア的にマニアックな内容にもかかわらず予想よりも多くの方にご参加頂いており、感謝しております。

勉強会開催スケジュール

NO 開催日 前半 後半
第1回 2020/1/31 (開催済) ユニバーサルな量子計算
(資料1) (資料2) (動画)
トポロジカル量子計算の概要
(資料1) (資料2) (動画)
第2回 2020/4/28 (開催済) 具体的な量子アルゴリズム
(資料) (動画)
トポロジカル物質について
(資料) (動画)
第3回 2020/5/29 (開催済) 量子誤り訂正の基礎
(資料) (動画)
エニオンによる量子計算
(資料) (動画)
第4回 2020/6/26 (開催済) 表面符号について
(資料) (動画)
結び目と量子群について
(資料) (動画)
第5回 2020/7/31 (開催済) Braidによる量子計算
(資料) (動画)
2次元共形場理論について
(資料) (動画)
第6回 2020/8/28 (開催済) 魔法状態蒸留について
(資料) (動画)
Chern-Simons理論について
(資料) (動画)

リンクなど

Nextremer主催の勉強会はConnpassにてご参加を募集しております。 ご興味ある方はぜひご一見くださいませ!

Nextremer勉強会 (Connpass)