量子計算の正しさを事後チェックする方法の提案

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~安心安全な量子インターネットの実現に向けて~

平成30年1月22日科学技術振興機構(JST) 京都大学

ポイント

  • 量子コンピューターはノイズに弱いため、量子計算結果の正しさを効率的にチェックする方法が必要不可欠である。
  • 量子計算の正しさを計算終了後に事後チェックできる効率的な方法を世界で初めて開発した。
  • 遠隔にある量子クラウドの計算の正しさもチェックできるため、今後、安心安全な量子インターネットを実現するうえで基盤となる技術である。

JST 戦略的創造研究推進事業において、京都大学 基礎物理学研究所の森前 智行 講師らは、量子計算の結果の正しさを効率的に事後チェックできる方法を開発しました。

コンピューターの計算結果の正しさのチェックは、我々が普段使っているコンピューターにおいても内部で自動的に行われている、必要不可欠なプロセスです。量子コンピューターの場合、ノイズに弱いという弱点があるため、計算の正しさのチェックはいっそう重要となりますが、これまで提案されていた方法では、計算本体と計算チェックのプロセスが分離不可能な形になっていたため、計算時間が増大してしまうという問題がありました。

今回、森前講師らは、量子計算の計算本体と計算の正しさのチェックを分離して、チェックを事後に行える効率的な方法を新たに提案しました。量子コンピューターは近い将来、現在の通常のコンピューターではシミュレートできないようなサイズの領域に達するだろうと予想されていますが、そのような場合でも、本研究で得られた新しい方法を適用することにより、通常のコンピューターでも効率的なチェックが可能となると期待されます。また、さらなる将来、クラウドでの量子計算サービスがより一般化していくと、セキュリティーの観点からも、クラウドの量子計算の正しさを利用者が簡単にチェックできるスキームが必要となってきます。この成果は、そのような未来において、安心安全な量子インターネット注1)を実現する上で重要な基盤技術となるものです。

本研究は、National University of SingaporeおよびSingapore University of Technology and DesignのJoseph Fitzsimons 博士、Michal Hajdusek 博士と共同で行いました。

本研究成果は、2018年1月22日(米国東部時間)に米国科学誌「Physical Review Letters」のオンライン版で公開されます。

本成果は、以下の事業・研究領域・研究課題によって得られました。

戦略的創造研究推進事業(ACT-I)

研究領域「情報と未来」
(研究総括:後藤 真孝 産業技術総合研究所 情報技術研究部門 首席研究員)
研究課題名古典検証者によるセキュアクラウド量子コンピューティング(課題番号:JPMJPR16UP)
研究者森前 智行(京都大学 基礎物理学研究所 講師)
研究期間平成28年10月~平成30年3月

文部科学省の人工知能/ビッグデータ/IoT/サイバーセキュリティ統合プロジェクト(AIPプロジェクト)の一環として運営

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