2022年度未踏ターゲット事業採択プロジェクト概要（佐野PJ）

1．担当PM

• 山本 直樹（慶應義塾大学 量子コンピューティングセンター センター長／理工学部 物理情報工学科 教授・博士（情報理工学））

2．採択者氏名

• 佐野 友貴（横浜国立大学 大学院理工学府）

3．採択金額

• 3,600,000円

4．プロジェクト名

• QUBO問題の高次自動変換による量子ビット数削減技術の開発

5．応募部門

• ベーシック部門

6．応募枠

• 通常枠

7．関連Webサイト

• なし

8．申請プロジェクト概要

近年、組合せ最適化問題に対する量子技術の活用が期待されている。中でも組合せ最適化問題に特化したマシンは注目を集めており、QUBOとして定式化するのが一般的である。そのような現状に対し、応募者の研究では、実機での量子加速が確認されているグローバー適応探索を用いて、高次制約なし二値変数最適化 (Higher-order Unconstrained Binary Optimization; HUBO) として定式化することで量子ビット数を削減できることがわかっている。

本プロジェクトの目的は、組合せ最適化問題をHUBOへ自動変換する手法を開発し、より一層効率的で高速に組合せ最適化問題を解く技術を提供することである。さらにQUBOからHUBOへの変換手法や必要量子ビット数の比較手法も開発し、オープンソースソフトウェアとして公開することで量子技術の発展に貢献することを目標とする。

9．採択理由

組合せ最適化問題は、しばしば2次制約なしバイナリ最適化(QUBO)で定式化されます。

本プロジェクトは、QUBOの代わりに高次制約なしバイナリ最適化(HUBO)での定式化とゲート型量子計算機での実装まで含めた、新しい組合せ最適化問題ソルバーの開発を目指すものです。HUBOで定式化することにより、QUBOに比べて必要量子ビット数と問い合わせ回数を大きく減らせる可能性が生じ、そうなれば量子計算機実装のハードルが低くすむことになります。実社会問題解決のための量子計算機開発に向けて、大きな意義のあるプロジェクトです。