TOPOLOGICAL QUANTUM CALCULATION SYSTEM AND TOPOLOGICAL QUANTUM CALCULATION METHOD

• Main Authors: HASHISAKA Masayuki, BASTIDAS VALENCIA Victor Manuel
• Format: Patent
• Language: English; French; Japanese
• Published: 26.10.2023
• Subjects: CALCULATING; COMPUTER SYSTEMS BASED ON SPECIFIC COMPUTATIONAL MODELS; COMPUTING; COUNTING; PHYSICS

Provided are a quantum calculation system and a quantum calculation method which make it possible to subject quantum bits comprising non-Abelian anyons which propagate along a wave path to a high-speed braiding operation, and to scalably execute such a braiding operation numerous times. A topological quantum calculation system according to the present disclosure which is equipped with a waveguide for wave-guiding quantum bits, an anyon generation unit for generating quantum bits, a quantum gate operation unit which is connected to the output of the anyon generation unit and executes a braiding operation on at least some of the non-Abelian anyons which constitute the quantum bits, and a measurement unit which is connected to the output of the quantum gate operation unit and measures the quantum bits which have been subjected to the braiding operation, wherein: the quantum gate operation unit is equipped with a plurality of branched waveguides having different lengths, and a switch for guiding non-Abelian anyons included in the quantum bits into the plurality of branched waveguides having different lengths; and the quantum gate operation is executed by generating a delay in at least some of the non-Abelian anyons. L'invention concerne un système de calcul quantique et un procédé de calcul quantique qui permettent de soumettre des bits quantiques comprenant des anyons non abéliens qui se propagent le long d'un trajet d'onde à une opération de tressage à grande vitesse, et d'exécuter de manière évolutive une telle opération de tressage de nombreuses fois. Un système de calcul quantique topologique selon la présente invention qui est équipé d'un guide d'ondes pour des bits quantiques de guidage d'onde, une unité de génération d'anyon pour générer des bits quantiques, une unité d'opération de porte quantique qui est connectée à la sortie de l'unité de génération d'anyon et exécute une opération de tressage sur au moins certains des anyons non abéliens qui constituent les bits quantiques, et une unité de mesure qui est connectée à la sortie de l'unité d'opération de porte quantique et mesure les bits quantiques qui ont été soumis à l'opération de tressage : l'unité d'opération de porte quantique est équipée d'une pluralité de guides d'ondes ramifiés ayant des longueurs différentes, et d'un commutateur pour guider des anyons non abéliens inclus dans les bits quantiques dans la pluralité de guides d'ondes ramifiés ayant des longueurs différentes ; et l'opération de porte quantique est exécutée en générant un retard dans au moins certains des anyons non abéliens. 波路上を伝播する非可換エニオンで構成された量子ビットに対し、高速で組み紐操作を実行し、このような組み紐操作を多数回スケーラブルに実行することのできる量子演算システムおよび量子演算方法を提供する。本開示によるトポロジカル量子演算システムは、量子ビットが導波する導波路と、量子ビットを生成するエニオン生成部と、エニオン生成部の出力に接続され、量子ビットを構成する非可換エニオンの少なくとも一部に対して組み紐操作を実行する量子ゲート操作部と、量子ゲート操作部の出力に接続され、組み紐操作が行われた量子ビットを測定する測定部と、を備え、量子ゲート操作部は、分岐した長さの異なる複数の導波路と、量子ビットに含まれる非可換エニオンを、分岐した長さの異なる複数の導波路の各々へ誘導するスイッチと、をさらに備え、非可換エニオンの少なくとも一部に遅延量を発生させることによって量子ゲート操作を実行する。