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Implementation of QML @ AWS
- 3. 量子ビット デジタル信号処理 古典情報処理 量子ゲート （量子符号化） アルゴリズム アプリケーション 量子制御装置 量子制御パルス アナログ信号処理 超伝導回路 電子スピン 原子核スピン arXiv: 1906.078699 arXiv: 1911.04314 Phys. Rev. Lett. 2011 Porc. Natl. Acad. Sci. USA 2014 量子回路学習 Phys. Rev. A 2018 マイクロ波量子制御装置 Rev. Sci. Instrum. 2015 J. Magn. Reson. 2013 ハミルトニアンエンジニアリング Phys. Rev. A 2017 線形フィッティングタスク 量子制御FPGA IEICE Reconf研@1月で発表予定 観測フリー誤り訂正 Phsy. Rev. X 2014 量子エクストリーム学習 arXiv: 1806.10910 Phys. Rev. Appl. 2018 量子カーネル法 第41回量子情報技術研究会で発表 分類タスク 量子機械学習・量子コンピュータ技術スタック
- 4. 量子ビットの実装（例：分子中のスピン） • 1スピンの状態は↑と↓の2状態の重ね合わせ • 7スピンの状態は2^7状態の重ね合わせ “A short history of quantum computing” IBM Q webpage 1994 1996 19971995 2001 2004 2007 2012 2015 2016 2017 Future Nature 414, 883 (2001) 量子ビット デジタル信号処理 古典情報処理 量子ゲート （量子符号化） アルゴリズム アプリケーション 量子制御装置 量子制御パルス アナログ信号処理
- 5. 量子ビットの集積化 • 原子が並んだ分子 • 人工的に原子を並べる • 人工的な量子ビットを並べる どの方式にもチャンス！ 阪大イオントラップチームより Nature 519 (2015) 66 UCSB + Google Chem. Sci. 10, (2019) 1702
- 6. 量子ビットの固有振動数 の電磁波パルスの照射 ・原子核：500MHz ・電子：18GHz ・超伝導：8GHz 量子ゲートの実装 [μs] パルス振幅[kHz] 100 5030 4020 0 200 -200 100 -100 波形（赤：実部、青：虚部） 同相 直交 より複雑な波形で より高忠実度の 制御を実現 Phys. Rev. A 96, (2017) 022331 様々な研究開発が必要量子ビット デジタル信号処理 古典情報処理 量子ゲート （量子符号化） アルゴリズム アプリケーション 量子制御装置 量子制御パルス アナログ信号処理
- 7. 量子アルゴリズム（素因数分解）の実装 FPGA、マイクロ波、低温技術 の発展が必要 量子ビット デジタル信号処理 古典情報処理 量子ゲート （量子符号化） アルゴリズム アプリケーション 量子制御装置 量子制御パルス アナログ信号処理 Google AI Blogより Nature 414, 883 (2001)
- 8. 量子機械学習の実装 • 量子エクストリーム学習 • 量子カーネル法 様々なアルゴリズムが提案・実装 量子ビット デジタル信号処理 古典情報処理 量子ゲート （量子符号化） アルゴリズム アプリケーション 量子制御装置 量子制御パルス アナログ信号処理 θ1 θ1 θ1 θ1 U θ2 θ2 θ2 θ2 U C H H H H …… …… …… …… …… U(xi (1)) U(xi (2)) U† (xj (2)) U†(xj (1)) H H H H H H H H H H 📷×
- 9. まとめ 量子ビット デジタル信号処理 古典情報処理 量子ゲート （量子符号化） アルゴリズム アプリケーション 量子制御装置 量子制御パルス アナログ信号処理 • 実装技術には様々なレイヤーがある • それぞれのレイヤーで様々な方式がある • 指数的な組み合わせのチャンス • ボトルネック（方式）が次々に移動 • レースは始まったばかり