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講演抄録/キーワード
講演名 2021-12-01 14:20
クロスエントロピー最小化による超伝導量子ビット系の実効ハミルトニアン推定
守内一馬御手洗光祐小川和久藤井啓祐阪大
抄録 (和) 量子コンピュータにおける量子演算や量子アナログシミュレーションを精密に設計するためには、量子ビットの実効ハミルトニアンを知ることが不可欠である。実効ハミルトニアンの推定方法としては、量子プロセストモグラフィーが主流だったが実効ハミルトニアンを総合的に推定できる反面、推定の誤差が大きいため精度の良い評価が行えない。また、クラウス演算子の行列要素を求めるため量子ビット数nに対して、$16^n$個の行列要素を求める必要があり、計算に膨大なメモリコストを要する。この問題を解決するため本研究では、クロスエントロピー最小化による超伝導量子ビット系の実効ハミルトニアン推定を提案する。この方法では、ノイズを導入した場合でもメモリコストを$4^n$に抑えることができるため比較的大きな量子ビット数であっても現実的な時間で実効ハミルトニアンを推定できる。超伝導量子ビット系を想定した数値シミュレーションにより、パラメータ数に対する計算時間を見積もり、比較的大きな量子ビット数の場合は並列計算を用いて計算時間を高速化することで対応できることを示す。 
(英) In order to precisely design quantum operations and quantum analog simulations in quantum computers,it is essential to know the effective Hamiltonian of qubits. Quantum process tomography has been the mainstreammethod for estimating the effective Hamiltonian, but while it can estimate the effective Hamiltonian comprehensively,it cannot provide accurate evaluation due to the large estimation error. In addition, in order to obtain the matrixelements of the Kraus operator, we must evaluate $16^n$ matrix elements fornqubits, which requires a huge memorycost. To solve this problem, we propose an effective Hamiltonian estimation of superconducting qubits systems bycross entropy minimization. In this method, the memory cost can be reduced to $4^n$ even with the introduction ofnoise, and the effective Hamiltonian can be estimated in a realistic time even for a relatively large number of qubits.Numerical simulations assuming a superconducting qubit system are performed to estimate the computation time withrespect to the number of parameters, and it is shown that a relatively large number of qubits can be handled by usingparallel computation to speed up the computation time.
キーワード (和) 超伝導量子ビット / ハミルトニアン推定 / クロスエントロピー / / / / /  
(英) Superconducting Quantum Qubit / Hamiltonian Estimation / Cross Entropy / / / / /  
文献情報 信学技報
資料番号  
発行日  
ISSN  
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研究会情報
研究会 QIT  
開催期間 2021-11-30 - 2021-12-01 
開催地(和) オンライン開催 
開催地(英) Online 
テーマ(和) 量子情報, 一般 
テーマ(英) Quantum Information 
講演論文情報の詳細
申込み研究会 QIT 
会議コード 2021-11-QIT 
本文の言語 日本語 
タイトル(和) クロスエントロピー最小化による超伝導量子ビット系の実効ハミルトニアン推定 
サブタイトル(和)  
タイトル(英) Effective Hamiltonian estimation of superconducting qubits by cross entropy minimization 
サブタイトル(英)  
キーワード(1)(和/英) 超伝導量子ビット / Superconducting Quantum Qubit  
キーワード(2)(和/英) ハミルトニアン推定 / Hamiltonian Estimation  
キーワード(3)(和/英) クロスエントロピー / Cross Entropy  
キーワード(4)(和/英) /  
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キーワード(8)(和/英) /  
第1著者 氏名(和/英/ヨミ) 守内 一馬 / Moriuchi Kazuma / モリウチ カズマ
第1著者 所属(和/英) 大阪大学 (略称: 阪大)
Osaka University (略称: Osaka Univ)
第2著者 氏名(和/英/ヨミ) 御手洗 光祐 / Mitarai Kousuke / ミタライ コウスケ
第2著者 所属(和/英) 大阪大学 (略称: 阪大)
Osaka University (略称: Osaka Univ)
第3著者 氏名(和/英/ヨミ) 小川 和久 / Ogawa Kazuhisa / オガワ カズヒサ
第3著者 所属(和/英) 大阪大学 量子情報・量子生命研究センター (略称: 阪大)
Quantum Information and Quantum Biology Division (略称: QIQB)
第4著者 氏名(和/英/ヨミ) 藤井 啓祐 / Fujii Keisuke / フジイ ケイスケ
第4著者 所属(和/英) 大阪大学 (略称: 阪大)
Osaka University (略称: Osaka Univ)
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講演者 第1著者 
発表日時 2021-12-01 14:20:00 
発表時間 20分 
申込先研究会 QIT 
資料番号  
巻番号(vol) vol. 
号番号(no)  
ページ範囲  
ページ数  
発行日  


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