量子計算アルゴリズム部門
数理・情報理論の観点から量子アルゴリズム全般に関する研究を実施する。 特に、大規模量子コンピューティングや古典量子ハイブリッド・コンピューティングを念頭に、新しい量子アルゴリズムに関する研究を推進する。
代表的な論文/発表
- Keiichiro Yamamura, Haruki Sato, Nariaki Tateiwa, Nozomi Hata, Toru Mitsutake, Issa Oe, Hiroki Ishikura, and Katsuki Fujisawa, “Diversified Adversarial Attacks based on Conjugate Gradient Method,” In Proc. of 39th Intl. Conf. on Machine Learning (ICML ‘22), PMLR 162:24851-24871, July 2022.
- Nariaki Tateiwa, Yuji Shinano, Satoshi Nakamura, Akihiro Yoshida, Shizuo Kaji, Masaya Yasuda, and Katsuki Fujisawa, “Massive Parallelization for Finding Shortest Lattice Vectors Based on Ubiquity Generator Framework,” In Proc. of the Intl. Conf. for High Performance Computing, Networking, Storage, and Analysis (SC ‘20), pp. 1-15, Nov. 2020.
- Masao Hirokawa, “The Rabi model gives off a flavor of spontaneous SUSY breaking,” Quantum Stud.: Math. Found, 2:379-388, May 2015.
主な研究テーマ
- 量子プロセッサを用いた量子シミュレーション,量子センシングおよび量子コンピューティングの理論的研究
量子計算ソフトウェア部門
計算機工学の観点から量子ソフトウェア全般に関する研究を実施する。 特に、大規模量子コンピューティングや古典量子ハイブリッド・コンピューティングを念頭に、プログラミングモデル、ライブラリ構築、ソフトウェア開発支援、などの研究を推進する。
代表的な論文/発表
- Pengzhan Zhao, Jianjun Zhao, Zhongtao Miao, and Shuhan Lan, “Bugs4Q: A Benchmark of Real Bugs for Quantum Programs,” In Proc. of 36th IEEE/ACM Intl. Conf. on Automated Software Engineering (ASE ‘21), pp.1373-1376, Nov. 2021.
主な研究テーマ
- 量子プログラムのデバッグ、テスト、検証
- 量子プログラミング言語
量子計算アーキテクチャ部門
計算機工学の観点から量子コンピュータ・アーキテクチャ全般に関する研究を実施する。 特に、大規模量子コンピューティングや古典量子ハイブリッド・コンピューティングを念頭に、マイクロアーキテクチャ、システムアーキテクチャ(メモリシステムも含む)、コンパイラ、オペレーティングシステム、システム階層構造、などの研究を推進する。
代表的な論文/発表
- Yasunari Suzuki, Takanori Sugiyama, Tomochika Arai, Wang Liao, Koji Inoue, and Teruo Tanimoto, “Q3DE: A fault-tolerant quantum computer architecture for multi-bit burst errors by cosmic rays,” In Proc. of IEEE/ACM Intl. Symp. on Microarchitecture (MICRO-55), Oct. 2022 (to appear). (acceptance rate: 83/366=22%)
- Ilkwon Byun, Junpyo Kim, Dongmoon Min, Ikki Nagaoka, Kosuke Fukumitsu, Iori Ishikawa, Teruo Tanimoto, Masamitsu Tanaka, Koji Inoue, and Jangwoo Kim, “XQsim: Modeling Cross-Technology Control Processors for 10+K Qubit Quantum Computers,” In Proc. of ACM/IEEE Intl. Symp. on Comp. Arch. (ISCA ‘22), pp.366-382, June 2022.
- Koki Ishida, Il-Kwon Byun, Ikki Nagaoka, Kosuke Fukumitsu, Masamitsu Tanaka, Satoshi Kawakami, Teruo Tanimoto, Takatsugu Ono, Jangwoo Kim, and Koji Inoue,
“SuperNPU: Architecting an Extremely Fast Neural Processing Unit Using Superconducting Logic Devices,”
In Proc. of 53rd IEEE/ACM Intl. Symp. on Microarchitecture (MICRO-53), pp.58-72, Oct. 2020.
(Selected to IEEE Micro’s TopPicks ‘22 as “Superconductor Computing for Neural Networks”)
主な研究テーマ
量子計算デバイス部門
物理・材料・デバイス・プロセス工学の観点から、新しい量子ビット創成に関する研究を実施する。 特に、大規模量子コンピューティングや古典量子ハイブリッド・コンピューティングを念頭に、量子ビットのみならず、光・量子インタフェースや極低温動作デバイスなど、システム創成に必要なデバイス技術全般に関する研究を推進する。
代表的な論文/発表
- Shu Kanno and Tomofumi Tada, “Many-body calculations for periodic materials via restricted Boltzmann machine-based VQE,” Quantum Sci. Technol. 6, 025015, Feb. 2021.
- H. Kiyama, K. Yoshimi, T. Kato, T. Nakajima, A. Oiwa, and S. Tarucha, “Preparation and readout of multielectron high-spin states in a gate-defined GaAs/AlGaAs quantum dot,” Phys. Rev. Lett. 127, 086802 1-6, Aug. 2021.
- T. Dion, D. M. Arroo, K. Yamanoi, T. Kimura, J. C. Gartside, L. F. Cohen, H. Kurebayashi, and W. R. Branford, “Tunable magnetization dynamics in artificial spin ice via shape anisotropy modification,” Phys. Rev. B 100, 054433-1-11, Aug. 2019.
主な研究テーマ
- 回転スピン流による再構成可能な超伝導量子デバイスの創成
- 量子多体系固体材料のための古典-量子ハイブリッド電子状態計算アルゴリズム(VQE)開発
- 半導体スピン量子ビット
量子計算応用探索・社会連携部門
量子コンピュータの社会応用を念頭に置いた応用技術を開拓する。 また、量子コンピュータに関する新科学技術創成と新産業創出のためのエコシステムを構築する。 国内外産業界との連携を基本とし、技術交流、共同研究、人材育成、共同事業、などを加速する。
代表的な研究プロジェクト
- Q-LEAP 人材育成プログラム「量子技術高等教育拠点標準プログラムの開発」: 量子技術高等教育拠点、 2020年10月~2026年3月、 分担 廣川真男
- JSTさきがけ「革新的な量子情報処理技術基盤の創出」: 信頼性を持つ量子コンピュータ・アーキテクチャの研究、 2020年11月〜2024年3月、 代表 谷本輝夫
- JST Moonshot目標6「2050年までに、経済・産業・安全保障を飛躍的に発展させる誤り耐性型汎用量子コンピュータを実現、研究開発プロジェクト: 超伝導量子回路の集積化技術の開発」: 2022年2月〜2026年3月、 量子ビット制御機構アーキテクチャの研究開発、 分担 井上弘士
- 科学研究費 基盤研究(A): 超スマート社会実現のためのユニバーサル多様体学習アルゴリズムの開発と産業応用、 2021年4月~2026年3月、 代表 藤澤克樹
- 科学研究費 基盤研究(A): プラズマ中光捕捉微粒子を用いたシース電場の時空間構造揺らぎ形成機構の解明、 2020年11月~2024年3月、 代表 白谷正治
- 科学研究費 基盤研究(A): 金属担持触媒の電気分極~高感度化された電子線ホログラフィーと雰囲気制御による解明、 2021年4月~2025年3月、 代表 村上恭和
- 科学研究費 基盤研究(S): 回転スピン流による再構成可能な超伝導量子デバイスの創成、 2021年7月~2026年3月、 代表 木村崇
- 文部科学省 次世代計算基盤に係る調査研究: 新計算原理チーム、 2022年8月~2024年3月、 分担 谷本輝夫