[发明专利]伊辛模型的量子计算装置

说明书

本发明提供伊辛模型的量子计算装置，伊辛自旋测量步骤从结束全部伊辛自旋一组{σ_i}的测量后至再次开始全部伊辛自旋一组{σ_i}的测量为止，中断测量。在伊辛自旋测量步骤从结束全部伊辛自旋一组{σ_i}的测量后至再次开始全部伊辛自旋一组{σ_i}的测量为止，伊辛相互作用计算步骤根据最近的伊辛自旋σ_i的测量，能够带有充分时间余量地计算全部伊辛自旋σ_i相关的全部伊辛相互作用。

技术领域

本发明提供一种量子计算装置，其通过容易地解出伊辛模型，而能够容易地解出映射到伊辛模型的NP完全问题等。

背景技术

伊辛模型原来作为磁性材料模型来研究，但近来作为从NP完全问题等映射的模型而受到关注。但是，伊辛模型在位点数大时求解非常困难。因此，提出了实施伊辛模型的量子退火机或量子绝热机。

在量子退火机中，物理性实施伊辛相互作用及塞曼能后，将系统充分冷却，实现基底状态，并且观测基底状态，由此求解伊辛模型。但是，当位点数大时，系统在冷却的过程中陷入到准稳定状态，此外准稳定状态的数量相对于位点数以指数函数增大，因此存在系统不容易从准稳定状态缓和到基底状态的问题。

在量子绝热机中，物理性实施横磁场塞曼能后，将系统充分冷却，实现仅横磁场塞曼能的基底状态。而且，逐渐降低横磁场塞曼能，并逐渐物理性实施伊辛相互作用，实现包括伊辛相互作用及纵磁场塞曼能的系统基底状态，通过观测该基底状态，解开伊辛模型。但是，当位点的数量大时，存在如下问题：逐渐降低横磁场塞曼能，并逐渐物理性实施伊辛相互作用的速度需要相对于位点数以指数函数减缓。

当将NP完全问题等映射到伊辛模型，并在物理性自旋系统中实施该伊辛模型时，如下的自然法则成为问题：物理上位置近的位点间的伊辛相互作用大，物理上位置远的位点间的伊辛相互作用小。这是因为在映射NP完全问题的人工伊辛模型中，也可能存在物理上位置近的位点间的伊辛相互作用小，物理上位置远的位点间的伊辛相互作用大。向该自然的自旋系统的映射的难度也使得难以容易地解开NP完全问题等。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第5354233号公报

专利文献2：日本专利公开2014-134710号公报

非专利文献

非专利文献1：Z.Wang，A.Marandi，K.Wen，R.L.Byer and Y.Yamamoto，“ACoherent Ising Machine Based on Degenerate Optical Parametric Oscillators，”Phys.Rev.A88，063853(2013).

对用于解决上述问题的专利文献1、2及非专利文献1进行说明。NP完全问题能够替换为磁性体的伊辛模型，磁性体的伊辛模型能够替换为激光或激光脉冲的网络。

在此，在磁性体的伊辛模型中，在相互作用的原子对中，以使自旋排列的能量变为最低的方式使得自旋的方向指向反方向(反强磁性相互作用的情况)或同方向(强磁性相互作用的情况)。

另一方面，在激光或激光脉冲的网络中，在相互作用的激光对或激光脉冲对中，以使振荡模式的阈值增益变为最低的方式使振荡的偏光或者相位指向反转或反相位(反强磁性相互作用的情况)、或同转或同相位(强磁性相互作用的情况)。