特許 7702280 量子処理システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-06-25

(45)【発行日】2025-07-03

(54)【発明の名称】量子処理システム

(51)【国際特許分類】

   G06N 10/80 20220101AFI20250626BHJP

【ＦＩ】

G06N10/80

【請求項の数】 16

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2021098422

(22)【出願日】2021-06-14

(65)【公開番号】P2022008168

(43)【公開日】2022-01-13

【審査請求日】2024-06-13

(31)【優先権主張番号】16/904,518

(32)【優先日】2020-06-17

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】500520743

【氏名又は名称】ザ・ボーイング・カンパニー

【氏名又は名称原語表記】Ｔｈｅ Ｂｏｅｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ

(74)【代理人】

【識別番号】110002077

【氏名又は名称】園田・小林弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】トンプソン， リチャード ジョエル

(72)【発明者】

【氏名】ケーゲル， マルナ エム．

【審査官】宮司 卓佳

(56)【参考文献】

【文献】特開２００６－３３１２４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第１０６７１５５０（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】特表２０１１－５０１３２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】Haener, T. et.al.，'A Software Methodology for Compiling Quantum Programs'，arXiv.org, [online]，米国，Cornell University，2016年05月11日，p.1-p.14，[retrieved on 2025.04.07], Retrieved from the Internet: <URL: https://arxiv.org/pdf/1604.01401v2>

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０６Ｎ １０／００－１０／８０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

量子処理システム（２０８）であって、
コンピュータシステム（２１０）と、
前記コンピュータシステム（２１０）における量子言語トランスレータのセット（２１２）であって、量子プログラミング言語（２２２）の、処理（２２０）のための命令（２１８）を、前記処理（２２０）を実行するよう構成された量子コンピュータコンポーネント（２２８）のデジタルモデル表現（２２６）に変換すること、及び前記処理（２２０）を実行するよう構成された前記量子コンピュータコンポーネント（２２８）の前記デジタルモデル表現（２２６）を、量子コンピュータ（２０２）で実行される、前記量子プログラミング言語（２２２）の、前記処理（２２０）のための前記命令（２１８）に変換すること、を行うよう設定されており、前記量子言語トランスレータのセット（２１２）における量子言語トランスレータ（２４４）の各々は、複数の前記量子プログラミング言語（２２２）のうちのある特定の量子プログラミング言語のためのものである、量子言語トランスレータのセット（２１２）と、
複数のユニバーサルゲートセット（２４６）であって、ある特定の量子コンピュータにとって実行可能な処理は何でも、前記ユニバーサルゲートセット（２４６）のうちの１つのユニバーサルゲートセット（２４８）中のいくつかのゲート（２５０）を使用して実行されうる、ユニバーサルゲートセット（２４６）と、
前記コンピュータシステム（２１０）におけるプロセスマネージャ（２１４）であって、
前記量子言語トランスレータのセット（２１２）のうちの１つの量子言語トランスレータ（２４４）に、量子プログラミング言語（２４２）の前記命令（２１８）を送信することであって、前記量子言語トランスレータ（２４４）が、前記量子プログラミング言語（２４２）を処理するよう設定されており、かつ前記量子コンピュータコンポーネント（２２８）の前記デジタルモデル表現（２２６）を出力する、前記命令（２１８）を送信すること、
前記処理を実行するよう構成された前記量子コンピュータコンポーネントの前記デジタルモデル表現の処理をシミュレートすること、及び
前記量子言語トランスレータ（２４４）に前記量子コンピュータコンポーネント（２２８）の前記デジタルモデル表現（２２６）を送信することであって、これにより、前記量子言語トランスレータ（２４４）が、前記特定の量子コンピュータのコンピュータタイプ（２５２）に応じて選択された前記ユニバーサルゲートセット（２４８）を使用して、前記量子プログラミング言語（２４２）の、前記処理（２２０）のための前記命令（２１８）を出力する、前記デジタルモデル表現（２２６）を送信すること、を行うよう設定されている、プロセスマネージャ（２１４）と、を備える、
量子処理システム（２０８）。

【請求項2】

前記プロセスマネージャ（２１４）が、選択された、複数の前記ユニバーサルゲートセット（２４６）のうちの１つの前記ユニバーサルゲートセット（２４８）を特定するよう設定されており、選択されている前記ユニバーサルゲートセット（２４８）が、ある特定の量子コンピュータに望ましいレベルのパフォーマンスを提供する、請求項１に記載の量子処理システム（２０８）。

【請求項3】

前記ユニバーサルゲートセット（２４８）の選択が、前記命令（２１８）と共に、前記量子言語トランスレータ（２４４）に送信される、請求項１又は２に記載の量子処理システム（２０８）。

【請求項4】

前記ユニバーサルゲートセット（２４６）が、アダマールゲート、位相（Ｓ）ゲート、制御－Ｘ（ＣＮＯＴ）ゲート、及びトフォリゲート；アダマールゲート、位相（Ｓ）ゲート、π／８（Ｔ）ゲート、及び制御－Ｘ（ＣＮＯＴ）ゲート；バレンコゲート（Ｂ）；ドイツゲート（Ｄ＿θ）ゲート；回転ゲート Ｒ＿ｘ（θ），Ｒ＿ｙ（θ）；回転ゲート Ｒ＿ｘ（θ），Ｒ＿ｙ（θ）；又は制御－Ｚ（Ｃｚ）ゲート、のうちの少なくとも１つから選択される、請求項１から３のいずれか一項に記載の量子処理システム（２０８）。

【請求項5】

前記量子言語トランスレータ（２４４）が、
前記量子言語トランスレータのセット（２１２）のうちの前記量子言語トランスレータ（２４４）に送信された、前記量子プログラミング言語（２４２）の前記命令（２１８）を受信すること、及び、前記量子コンピュータコンポーネント（２２８）の前記デジタルモデル表現（２２６）を出力すること、を行うよう設定された、トランスレータ入力部（３００）と、
前記量子言語トランスレータ（２４４）に送信された、前記量子コンピュータコンポーネント（２２８）の前記デジタルモデル表現（２２６）を受信すること、及び、前記量子プログラミング言語（２４２）の、前記処理（２２０）のための前記命令（２１８）を出力すること、を行うよう設定された、トランスレータ出力部（３０２）と、を備える、請求項１から４のいずれか一項に記載の量子処理システム（２０８）。

【請求項6】

量子処理のための方法であって、
コンピュータシステム（２１０）によって、量子コンピュータ向けのプロセス（２０４）のためのターゲット量子プログラミング言語を識別すること（６００）と、
前記コンピュータシステム（２１０）によって、前記量子コンピュータのコンピュータタイプ（２５２）に基づいて、複数のユニバーサルゲートセット（２４６）から１つのユニバーサルゲートセット（２４８）を選択すること（６０２）であって、ある特定の量子コンピュータにとって実行可能な処理は何でも、前記ユニバーサルゲートセット（２４８）中のいくつかのゲート（２５０）を使用して実行されうる、ユニバーサルゲートセット（２４８）を選択すること（６０２）と、
前記コンピュータシステム（２１０）によって、量子言語トランスレータのセット（２１２）のうちの１つのソース量子言語トランスレータに、ソース量子プログラミング言語の、前記プロセス（２０４）のための命令（２１８）を送信すること（６０４）であって、前記ソース量子言語トランスレータが、前記命令（２１８）を使用して前記プロセス（２０４）を実行するよう構成されている量子コンピュータコンポーネント（２２８）のデジタルモデル表現（２２６）を出力する、命令（２１８）を送信すること（６０４）と、
前記コンピュータシステム内のプロセスマネージャによって、前記プロセスを実行するよう構成された前記量子コンピュータコンポーネントの前記デジタルモデル表現の処理をシミュレートすることと、
前記コンピュータシステム（２１０）によって、ターゲット量子言語トランスレータに、前記量子コンピュータコンポーネント（２２８）の前記デジタルモデル表現（２２６）、及び選択された前記ユニバーサルゲートセット（２４８）を送信すること（６０６）であって、これにより、前記量子言語トランスレータが、前記量子コンピュータコンポーネント（２２８）の前記デジタルモデル表現（２２６）、及び前記量子コンピュータの前記コンピュータタイプ（２５２）に応じて選択された前記ユニバーサルゲートセット（２４８）を使用して、前記ターゲット量子プログラミング言語の、前記プロセス（２０４）のための処理（２２０）のための前記命令（２１８）を出力する、送信すること（６０６）と、を含む
方法。

【請求項7】

前記量子コンピュータの前記コンピュータタイプ（２５２）に基づいて、複数の前記ユニバーサルゲートセット（２４６）から１つの前記ユニバーサルゲートセット（２４８）を選択することが、
前記コンピュータシステム（２１０）によって、前記量子コンピュータの前記コンピュータタイプ（２５２）に望ましいレベルのパフォーマンスを提供する、複数の前記ユニバーサルゲートセット（２４６）のうちの１つの前記ユニバーサルゲートセット（２４８）を選択することを含む、請求項６に記載の方法。

【請求項8】

前記ユニバーサルゲートセット（２４６）が、アダマールゲート、位相（Ｓ）ゲート、制御－Ｘ（ＣＮＯＴ）ゲート、及びトフォリゲート；アダマールゲート、位相（Ｓ）ゲート、π／８（Ｔ）ゲート、及び制御－Ｘ（ＣＮＯＴ）ゲート；バレンコゲート（Ｂ）；ドイツゲート（Ｄ＿θ）ゲート；回転ゲート Ｒ＿ｘ（θ），Ｒ＿ｙ（θ）；回転ゲート Ｒ＿ｘ（θ），Ｒ＿ｙ（θ）；又は制御－Ｚ（ＣＺ）ゲート、
のうちの少なくとも１つから選択される、請求項６又は７に記載の方法。

【請求項9】

前記コンピュータシステム（２１０）によって、前記量子コンピュータにおいて、前記ターゲット量子プログラミング言語の前記命令（２１８）を実行することを更に含む、請求項６から８のいずれか一項に記載の方法。

【請求項10】

前記量子言語トランスレータ（２４４）が、
前記量子言語トランスレータのセット（２１２）のうちの前記量子言語トランスレータ（２４４）に送信された、量子プログラミング言語（２４２）の前記命令（２１８）を受信すること、及び、前記量子コンピュータコンポーネント（２２８）の前記デジタルモデル表現（２２６）を出力すること、を行うよう設定された、トランスレータ入力部（３００）と、
前記量子言語トランスレータ（２４４）に送信された、前記量子コンピュータコンポーネント（２２８）の前記デジタルモデル表現（２２６）を受信すること、及び、前記量子プログラミング言語（２４２）の、前記処理（２２０）のための前記命令（２１８）を出力すること、を行うよう設定された、トランスレータ出力部（３０２）と、を備える、請求項６から９のいずれか一項に記載の方法。

【請求項11】

前記量子コンピュータコンポーネント（２２８）がゲート（２５０）を含む、請求項６から１０のいずれか一項に記載の方法。

【請求項12】

前記量子コンピュータコンポーネント（２２８）が、量子ビットモデル（４０２）、メモリモデル（４０４）、メモリステート（４０６）、又は量子プログラミング（４０８）、のうちの少なくとも１つを更に含む、請求項１１に記載の方法。

【請求項13】

前記ゲート（２５０）がいくつかのスーパーゲート（４１４）を含む、請求項１１に記載の方法。

【請求項14】

前記量子コンピュータが、超伝導量子コンピュータとイオントラップ量子コンピュータの一方から選択される、請求項６から１３のいずれか一項に記載の方法。

【請求項15】

前記命令（２１８）が、アプリケーション、プログラム、及びサブルーチンのうちの１つのためのものである、請求項６から１４のいずれか一項に記載の方法。

【請求項16】

プログラムコードを記憶したコンピュータ可読記憶媒体であって、
前記プログラムコードが、コンピュータシステム（２１０）によって実行されると、前記コンピュータシステム（２１０）に請求項６から１５のいずれか一項に記載の方法を実行させる、コンピュータ可読記憶媒体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は概して、改良型のコンピュータシステムに関し、詳細には、量子コンピュータ向けの量子プロセスの実行を管理するための方法、装置、システム、及びコンピュータプログラム製品に関する。

【背景技術】

【0002】

量子コンピュータは、量子機械システムにおいて命令のシーケンスを実行するコンピュータである。かかる命令は、量子アルゴリズムとも称されるプロセスのためのものである。このプロセスは、演算を実行するための量子機械現象（例えば重ね合わせ及び量子もつれあい）を伴う。量子コンピュータは、精巧なプログラミングを用いて、問題解決のための処理能力を有効に使用することが可能である。

【0003】

量子コンピュータは、最適化、機械学習、暗号法、及びその他のタスクなどといったものを含むタスクに、コンピューティング上の利点を提供しうる。種々のタイプの量子コンピュータが存在する。例えば、一コンピュータが、イオントラップ量子コンピュータ、超伝導量子コンピュータ、トポロジー量子コンピュータ、又はその他のタイプの量子コンピュータというアーキテクチャの形態をとりうる。かかる種々のアーキテクチャは、別々の開発ツール、スタック、及びプログラミング言語を有しうる。

【0004】

量子コンピュータのコンピュータタイプ、開発ツール、及びプログラミング言語が複数存在していることで、量子アルゴリズムなどのプロセスを創出すること、並びに、これらのプロセスを種々の言語及びハードウェアで実装することは、時間のかかる、困難なことになりうる。

【0005】

したがって、上述の問題の少なくとも一部に加えて、他の起こりうる問題をも考慮している方法及び装置を有することができれば、それが望ましい。例えば、量子コンピュータにおける量子処理に関する技術的問題を克服する、方法及び機器を得られれば、それが望ましい。

【発明の概要】

【0006】

本開示の一実施形態は、量子処理システムであって、コンピュータシステムと、コンピュータシステムにおける量子言語トランスレータのセットと、ユニバーサルゲートセットと、コンピュータシステムにおけるプロセスマネージャと、を備える量子処理システムを提供する。量子言語トランスレータのセットは、量子プログラミング言語の、処理（ｏｐｅｒａｔｉｏｎ）のための命令を、この処理を実行するよう構成された量子コンピュータコンポーネントのデジタルモデル表現に変換すること、及び処理を実行するよう構成された量子コンピュータコンポーネントのデジタルモデル表現を、量子コンピュータで実行される、量子プログラミング言語の、処理のための命令に変換することと、を行うよう設定される。量子言語トランスレータのセットにおける量子言語トランスレータの各々は、複数の量子プログラミング言語のうちのある特定の量子プログラミング言語のためのものである。ある特定の量子コンピュータにとって実行可能な処理は何でも、複数のユニバーサルゲートセットのうちの１つのユニバーサルゲートセット中のいくつかのゲートを使用して実行されうる。プロセスマネージャは、量子言語トランスレータのセットのうちの１つの量子言語トランスレータに、量子プログラミング言語の命令を送信するよう設定される。量子言語トランスレータは、量子プログラミング言語を処理する（ｈａｎｄｌｅ）よう設定されており、量子コンピュータコンポーネントのデジタルモデル表現を出力する。プロセスマネージャは、量子言語トランスレータに、量子コンピュータコンポーネントのデジタルモデル表現を送信するよう設定されており、これにより、この量子言語トランスレータは、特定の量子コンピュータのコンピュータタイプに応じて選択されたユニバーサルゲートを使用して、量子プログラミング言語の、処理のための命令を出力する。

【0007】

本開示の別の実施形態は、量子処理システムであって、コンピュータシステムと、コンピュータシステムにおける量子言語トランスレータのセットと、コンピュータシステムにおけるプロセスマネージャと、を備える量子処理システムを提供する。量子言語トランスレータのセットは、量子プログラミング言語の、処理のための命令を、処理を実行するよう構成された量子コンピュータコンポーネントのデジタルモデル表現に変換すること、及び処理を実行するよう構成された量子コンピュータコンポーネントのデジタルモデル表現を、量子コンピュータで実行される、量子プログラミング言語の、処理のための命令に変換すること、を行うよう設定される。量子言語トランスレータのセットにおける量子言語トランスレータの各々は、複数の量子プログラミング言語のうちのある特定の量子プログラミング言語のためのものである。プロセスマネージャは、複数の量子プログラミング言語のうちの１つの量子プログラミング言語の命令を、受信するよう設定される。プロセスマネージャは、量子言語トランスレータのセットのうちの１つの量子言語トランスレータに、量子プログラミング言語の命令を送信するよう設定される。量子言語トランスレータは、量子プログラミング言語を処理するよう設定されており、量子コンピュータコンポーネントのデジタルモデル表現を出力する。プロセスマネージャは、量子言語トランスレータに、量子コンピュータコンポーネントのデジタルモデル表現を送信するよう設定されており、これにより、この量子言語トランスレータは、量子プログラミング言語の、処理のための命令を出力する。

【0008】

本開示の更に別の実施形態は、量子処理のための方法を提供する。量子コンピュータ向けのプロセスのためのターゲット量子プログラミングが、コンピュータシステムによって識別される。コンピュータシステムによって、複数のユニバーサルゲートセットから１つのユニバーサルゲートセットが、量子コンピュータのコンピュータタイプに基づいて選択され、ある特定の量子コンピュータにとって実行可能な処理は何でも、このユニバーサルゲートセット中のいくつかのゲートを使用して実行されうる。コンピュータシステムによって、ソース量子プログラミング言語の、プロセスのための命令が、量子言語トランスレータのセットのうちの１つのソース量子言語トランスレータに送信され、このソース量子言語トランスレータが、命令を使用してプロセスを実行するよう構成されている量子コンピュータコンポーネントのデジタルモデル表現を出力する。量子コンピュータコンポーネントのデジタルモデル表現、及び選択されたユニバーサルゲートセットは、コンピュータシステムによって、ターゲット量子言語トランスレータに送信され、これにより、このターゲット量子言語トランスレータは、量子コンピュータコンポーネントのデジタルモデル表現、及び量子コンピュータのコンピュータタイプに応じて選択されたユニバーサルゲートセットを使用して、ターゲット量子プログラミング言語の、処理のための命令を出力する。

【0009】

本開示の更に別の実施形態は、量子処理のためのコンピュータプログラム製品を提供する。このコンピュータプログラム製品は、コンピュータ可読記憶媒体に記憶された、第１プログラムコードと、第２プログラムコードと、第３プログラムコードと、第４プログラムコードとを含む。第１プログラムコードは、コンピュータシステムに、量子コンピュータ向けのプロセスのためのターゲット量子プログラミング言語を識別させるよう、このコンピュータシステムによって実行可能である。第２プログラムコードは、コンピュータシステムに、量子コンピュータのコンピュータタイプに基づいて、複数のユニバーサルゲートセットから１つのユニバーサルゲートセットを選択させるよう、このコンピュータシステムによって実行可能である。ある特定の量子コンピュータにとって実行可能な処理は何でも、ユニバーサルゲートセット中のいくつかのゲートを使用して実行されうる。第３プログラムコードは、コンピュータシステムに、ソース量子プログラミング言語の、プロセスのための命令を、量子言語トランスレータのセットのうちの１つのソース量子言語トランスレータに送信させるよう、このコンピュータシステムによって実行可能である。このソース量子言語トランスレータは、命令を使用してプロセスを実行するよう構成されている量子コンピュータコンポーネントのデジタルモデル表現を出力する。第４プログラムコードは、コンピュータシステムに、量子コンピュータコンポーネントのデジタルモデル表現、及び選択されたユニバーサルゲートセットを、ターゲット量子言語トランスレータに送信させるよう、このコンピュータシステムによって実行可能であり、これにより、このターゲット量子言語トランスレータは、量子コンピュータコンポーネントのデジタルモデル表現、及び量子コンピュータのコンピュータタイプに応じて選択されたユニバーサルゲートを使用して、ターゲット量子プログラミング言語の、処理のための命令を出力する。

【0010】

これらの特徴及び機能は、本開示の様々な実施形態で単独で実現可能であるか、又は、以下の説明及び図面を参照して更なる詳細を理解しうる更に別の実施形態において、組み合わされうる。

【0011】

例示的な実施形態の特性と考えられる新規な特徴は、付随する特許請求の範囲に明記されている。しかし、例示的な実施形態と共に、好ましい使用モード、その更なる目的及び特徴は、添付図面と併せて、本開示の例示的な実施形態についての以下の詳細説明を参照することによって、最もよく理解されよう。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】例示的な実施形態が実装されうる、データ処理システムのネットワークの図解である。

【図2】例示的な一実施形態による、量子コンピューティング環境のブロック図である。

【図3】例示的な一実施形態による、量子言語トランスレータのブロック図の一例である。

【図4】例示的な一実施形態による、デジタルモデル表現における量子コンピュータコンポーネントのブロック図の一例である。

【図5】例示的な一実施形態による、ターゲット量子プログラミング言語の命令の生成についての図の一例 である。

【図6】例示的な一実施形態による、量子処理のためのプロセスのフロー図の一例である。

【図7】例示的な一実施形態による、量子処理のためのプロセスのフロー図の別の例である。

【図8】例示的な一実施形態による、量子処理のためのプロセスのフロー図の更に別の例である。

【図9】例示的な一実施形態による、量子コンピュータをベンチマーキングするためのプロセスのフロー図の一例である。

【図10】例示的な一実施形態による、データ処理システムのブロック図の一例である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

例示的な実施形態は、一又は複数の異なる検討事項を認識し考慮するものである。例えば、例示的な実施形態は、量子コンピュータにおいてプロセスを実装するための従来技術が、望まれているものよりも困難でありうることを、認識し考慮するものである。例えば、例示的な実施形態は、量子プログラムであって、その中では各プログラムが、特定の一コンピュータのためのプログラミング言語で、個別のスタック又はハードウェア内に存在している量子プログラムに関する、複数の命令のうちの個別の命令が、従来技術では手動で構築されることを、認識し考慮するものである。かかる実施形態は、上記の実装が複雑なせいで、エラーが起こりやすくなり、かつ時間がかかりうることを、認識し考慮するものである。

【0014】

例示的な実施形態は、量子コンピュータ向けの２つの異なるプログラムが同一のプロセスを別様に実装しうることも、認識し考慮するものである。かかる同一のプロセスの別様の実装は、評価されうる、異なるタイプの量子コンピュータの比較におけるベンチマーキングでの、不一致につながりうる。

【0015】

ここで図を、具体的には図１を参照するに、例示的な実施形態が実装されうるデータ処理システムのネットワークの図解が示されている。ネットワークデータ処理システム１００は、例示的な実施形態が実装されうるコンピュータのネットワークである。ネットワークデータ処理システム１００はネットワーク１０２を包含しており、ネットワーク１０２は、ネットワークデータ処理システム１００内のひとまとめに接続された様々なデバイスとコンピュータとの間に、通信リンクを提供するために使用される媒体である。ネットワーク１０２は、有線若しくは無線の通信リンク、又は光ファイバケーブルといった、接続を含みうる。

【0016】

図示している例では、サーバコンピュータ１０４及びサーバコンピュータ１０６が、ストレージユニット１０８と共に、ネットワーク１０２に接続されている。加えて、クライアントデバイス１１０もネットワーク１０２に接続されている。図示しているクライアントデバイス１１０は、量子コンピュータ１１２、量子コンピュータ１１４、及びクライアントコンピュータ１１６を含む。クライアントデバイス１１０は、例えばコンピュータ、ワークステーション、又はネットワークコンピュータでありうる。図示している例では、サーバコンピュータ１０４は、情報（ブートファイル、オペレーティングシステム画像、及びアプリケーションなど）をクライアントデバイス１１０に提供する。更に、クライアントデバイス１１０は、その他のタイプのクライアントデバイス（携帯電話１１８、タブレットコンピュータ１２０、及びスマートグラス１２２など）も含みうる。この実施例では、サーバコンピュータ１０４、サーバコンピュータ１０６、ストレージユニット１０８、及びクライアントデバイス１１０は、ネットワーク１０２に接続しているネットワークデバイスであり、ネットワーク１０２は、これらのネットワークデバイスのための通信媒体である。クライアントデバイス１１０の一部又は全部が、「モノのインターネット（ＩｏＴ）」を形成してよく、ＩｏＴにおいては、これらの物理的デバイスは、ネットワーク１０２に接続され、ネットワーク１０２を通じて互いに情報交換しうる。

【0017】

この例では、クライアントデバイス１１０はサーバコンピュータ１０４に対するクライアントである。ネットワークデータ処理システム１００は、図示していない追加のサーバコンピュータ、クライアントコンピュータ、及びその他のデバイスを含むこともある。クライアントデバイス１１０は、有線の、光ファイバの、又は無線の接続のうちの少なくとも１つを利用して、ネットワーク１０２に接続されている。

【0018】

ネットワークデータ処理システム１００内に配置されるプログラムコードは、コンピュータ記録可能記憶媒体に記憶されてよく、使用のために、データ処理システム又はその他のデバイスにダウンロードされうる。例えば、プログラムコードは、サーバコンピュータ１０４のコンピュータ記録可能記憶媒体に記憶されてよく、クライアントデバイス１１０で使用されるために、ネットワーク１０２を通じてクライアントデバイス１１０にダウンロードされうる。

【0019】

図示している例では、ネットワークデータ処理システム１００は、ネットワーク１０２を伴うインターネットであり、これは、互いに通信するためのプロトコルであるＴＣＰ／ＩＰ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ／Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）スイートを使用する、ネットワーク及びゲートウェイの世界規模の集合体のことである。インターネットの中心部には、データ及びメッセージをルーティングする数千もの民間の、政府機関の、教育機関の、及びその他のコンピュータシステムからなる主要なノード又はホストコンピュータ間の、高速データ通信ラインのバックボーンがある。当然ながら、ネットワークデータ処理システム１００は、いくつかの異なるタイプのネットワークを使用して実装されることもある。例えば、ネットワーク１０２は、インターネット、イントラネット、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、メトロポリタンエリアネットワーク（ＭＡＮ）、又はワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）、のうちの少なくとも１つで構成されうる。図１は一例を示すためのものであり、種々の例示的な実施形態に対するアーキテクチャ上の限定を意図するものではない。

【0020】

本書において、アイテムに関連して使用される場合の「いくつかの（ａ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ）」という語は、一又は複数のアイテムを意味する。例えば、「いくつかの異なるタイプのネットワーク」とは、一又は複数の異なるタイプのネットワークである。

【0021】

更に、列挙されたアイテムと共に使用される場合の、「～のうちの少なくとも１つ（ａｔ ｌｅａｓｔ ｏｎｅ ｏｆ）」という表現は、列挙されたアイテムのうちの一又は複数の種々の組み合わせが使用されうること、及び、列挙された各アイテムのうちの１つだけが必要とされることもあることを、意味している。換言すると、「～のうちの少なくとも１つ」とは、列挙された中から、アイテムの任意の組み合わせ及び任意の数のアイテムが使用されてよく、列挙されたアイテムの全てが必要とされるわけではないことを、意味している。アイテムとは、特定の対象物、物品、又はカテゴリでありうる。

【0022】

限定する訳ではないが例としては、「アイテムＡ、アイテムＢ、又はアイテムＣのうちの少なくとも１つ」とは、「アイテムＡ」、「アイテムＡとアイテムＢ」、又は「アイテムＢ」を含みうる。この例は、「アイテムＡ、アイテムＢ、及びアイテムＣ」、又は「アイテムＢ及びアイテムＣ」も含みうる。当然ながら、これらのアイテムの任意の組み合わせが存在しうる。一部の実施例では、「～のうちの少なくとも１つ」は、限定するわけではないが例としては、「２つのアイテムＡ」、「１つのアイテムＢ」、及び「１０個のアイテムＣ」、「４つのアイテムＢと７つのアイテムＣ」、又はその他の好適な組み合わせでありうる。

【0023】

この実施例では、量子コンピュータ１１２及び量子コンピュータ１１４は、量子アルゴリズムなどのプロセスを実行しうるクライアントデバイス１１０である。図示している量子コンピュータ１１２と量子コンピュータ１１４とは、異なるタイプの量子コンピュータである。換言すると、これらの量子コンピュータは、異なるタイプのアーキテクチャで構築されている。この実施例では、量子コンピュータ１１２は超伝導量子コンピュータである一方、量子コンピュータ１１４はイオントラップ量子コンピュータである。

【0024】

これら２つの量子コンピュータで量子プログラムが実行されてよく、これらのコンピュータのパフォーマンスが比較されうる。かかる比較は、量子コンピュータ１１２と量子コンピュータ１１４とを実装するのに使用される別々のハードウェアアーキテクチャのパフォーマンスを比較するための、ベンチマーキングプロセスの一部でありうる。このベンチマーキングプロセスでは、量子コンピュータ１１２と量子コンピュータ１１４のパフォーマンスを比較するための情報を取得するために、プログラムが、これらの量子コンピュータの両方で同一のプロセスを実行することが望ましい。

【0025】

更に、他の実施例では、これら２つの量子コンピュータは、処理タスクに利用可能でありうる。同一のタイプのタスクを処理するのに両方の量子コンピュータが用いられる場合、これらの量子コンピュータは、１つの共通のコンピューティングシステム又はグリッドコンピューティングシステムの一部でありうる。これら２つの量子コンピュータが問題解決のための分散処理に使用される場合、プログラムは、量子コンピュータ１１２と量子コンピュータ１１４に分散されてよく、量子コンピュータ１１２と量子コンピュータ１１４は、別々のプログラミング言語を使用して処理を実行する。かかるプログラミング言語は、量子コンピュータのコンピュータタイプに基づくものでありうる。

【0026】

この実施例では、サーバコンピュータ１０４内にプロセスマネージャ１３０が配置されている。図示しているプロセスマネージャ１３０は、プロセスを管理するよう動作しうる。例えば、プロセスマネージャ１３０は、量子コンピュータ１１２での量子プロセス１３２の実行、及び量子コンピュータ１１４で実行される量子プロセス１３４を管理しうる。

【0027】

この実施例では、量子プロセス１３２及び量子プロセス１３４は、一又は複数の量子処理言語の命令で構成される。図示している量子プロセス１３２のための命令１３６は、量子プロセス１３４のための命令１３８とは異なる量子プログラミング言語でありうる。

【0028】

量子プロセス１３２及び量子プロセス１３４の管理において、プロセスマネージャ１３０は、同一のプロセスをこれらの量子コンピュータに分散させうる。この同一のプロセスは、これらの量子コンピュータが同一のプロセスを実行するパフォーマンスを特定するという目的のために、これらの量子コンピュータで実行されうる。別の例としては、共有処理（例えばグリッドコンピューティング）に関するタスクを実行するために、同一のプロセスが使用されうる。

【0029】

しかし、同一のプロセスのための命令１３６と命令１３８とは、異なっていることがある。この別々の命令は、量子コンピュータ１１２と量子コンピュータ１１４における、別々のプログラミング言語又は別々のハードウェアコンポーネントの少なくとも一方により生じうる。

【0030】

この実施例では、プロセスマネージャ１３０は、プロセスのための処理を実行するよう構成されたハードウェアコンポーネントのデジタルモデル表現１４０を利用する。この実施例では、プロセスマネージャ１３０は、プロセスに関する複数のデジタルモデル表現１４０のうちの１つのデジタルモデル表現を命令１３６及び命令１３８に転換するために、トランスレータシステム１４２を使用しうる。この様態では、単一のプロセスが、別々のハードウェアシステム（例えば、別々のコンピュータタイプでありうる量子コンピュータ１１２と量子コンピュータ１１４）で実行される、複数の命令に変えられうる。

【0031】

一実施例では、プロセスは命令を使用して実現されうる。プロセスが複数のシステム（例えば量子コンピュータ１１２と量子コンピュータ１１４）に分配可能な状態である場合、命令は、プロセスマネージャ１３０によって、トランスレータシステム１４２内の量子プログラムトランスレータを使用してデジタルモデル表現に変えられうる。デジタルモデル表現は次いで、命令１３６及び命令１３８を生成するために使用されてよく、これらの命令はそれぞれ、実行のために、量子コンピュータ１１２と量子コンピュータ１１４に分配される。この様態では、別々の言語で又は別々の実装のために複数のプログラムを導出するための、複製作成の労力の必要性が低減されうる。更に、プロセスマネージャ１３０を有することで、常にプロセスマネージャ１３０を使用して命令を生成する場合に、統一資源の場合よりも、別々の言語で別々のハードウェアシステムに分配されたプロセスの全体的な品質が向上しうる。

【0032】

ここで図２を参照するに、例示的な一実施形態による、量子コンピューティング環境のブロック図が図示されている。この実施例では、量子コンピューティング環境２００は、ハードウェア（例えば、図１のネットワークデータ処理システム１００内に図示しているハードウェア）で実装されうるコンポーネントを含む。

【0033】

この実施例では、量子コンピューティング環境２００における量子コンピュータ２０２は各々、プロセス２０４を実行しうる。量子コンピュータ２０２は、いくつかの異なる形態をとりうる。例えば、量子コンピュータ２０２は、互いと同じであるか又は互いとは異なる、コンピュータタイプ２０３を有しうる。換言すると、複数の量子コンピュータ２０２のうちの１つの量子コンピュータは、コンピュータタイプ２０３が異なる、複数の量子コンピュータ２０２のうちの他の量子コンピュータとは異なる、物理ハードウェア、アーキテクチャ、又は、処理がどのように実行されうるかについての制約条件を有しうるその他の特徴、のうちの少なくとも１つを有しうるこの実施例では、コンピュータタイプ２０３は、超伝導量子コンピュータ、イオントラップ量子コンピュータ、トポロジー量子コンピュータ、量子ドット量子コンピュータ、光格子量子コンピュータ、空洞量子電子力学量子コンピュータ、核磁気共鳴量子コンピュータ、窒素空孔ダイヤモンド量子コンピュータ、一又は複数のタイプの量子コンピュータを組み合わせたハイブリッド量子コンピュータ、又は他の何らかのタイプの量子コンピュータ、のうちの少なくとも１つから選択されうる。

【0034】

図示しているプロセス２０４は、量子アルゴリズム、サブルーチン、関数（ｆｕｎｃｔｉｏｎ）、又は他の何らかのタイプのプロセス、のうちの少なくとも１つに関連して実行される処理でありうる。例えば、プロセス２０４は、単一の量子アルゴリズム若しくは複数の量子アルゴリズム、又はサブルーチンでありうる。

【0035】

この実施例では、量子コンピュータ２０２による量子処理は、量子処理システム２０８によって管理されうる。この実施例では、量子処理システム２０８は、コンピュータシステム２１０、量子言語トランスレータのセット２１２、及びプロセスマネージャ２１４を含む。

【0036】

本書において、アイテムに関連して使用される場合の「～のセット（ａ ｓｅｔ ｏｆ）」という語は、一又は複数のアイテムを意味する。例えば、「異なるタイプの量子言語トランスレータのセット２１２」とは、一又は複数の異なるタイプの量子言語トランスレータ２１２である。

【0037】

図示している量子言語トランスレータのセット２１２はコンピュータシステム２１０内にある。量子言語トランスレータのセット２１２は、量子プログラミング言語２２２の、処理２２０のための命令２１８を、処理２２０を実行するよう構成された量子コンピュータコンポーネント２２８のデジタルモデル表現２２６に変換するよう設定される。量子言語トランスレータのセット２１２は、デジタルモデル表現２２６の量子コンピュータコンポーネント２２８を、量子コンピュータ２０２で実行される、量子プログラミング言語２２２の、処理２２０のための命令２１８に変換するようにも設定される。量子コンピュータコンポーネント２２８は、この実施例では、プロセス２０４のための処理２２０を実行するよう動作する、量子コンピュータ２０２内のコンポーネントである。

【0038】

この実施例では、処理２２０は、プロセス２０４のために実行される処理である。

【0039】

この実施例では、量子言語トランスレータのセット２１２における量子言語トランスレータの各々は、複数の量子プログラミング言語２２２のうちのある特定の量子プログラミング言語のためのものである。図示しているデジタルモデル表現２２６内の量子コンピュータコンポーネント２２８は、量子コンピュータコンポーネント２２８の（それらの接続を含む）構成によりプロセス２０４のための処理２２０が実行されるように、互いに接続されている。

【0040】

この実施例では、デジタルモデル表現２２６は、プロセスマネージャ２１４によって使用されるデータ構造物である。他の実施例では、デジタルモデル表現２２６は、ディスプレイシステム２３４内のグラフィカルユーザインターフェース２３２で、作業人員２３０に対して表示されうる。

【0041】

ディスプレイシステム２３４は、物理ハードウェアシステムであり、グラフィカルユーザインターフェース２３２を表示しうる一又は複数のディスプレイデバイスを含む。このディスプレイデバイスは、発光ダイオード（ＬＥＤ）ディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイ、コンピュータモニタ、プロジェクタ、フラットパネルディスプレイ、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）、又は、情報を視覚的に提示するために情報を出力しうるその他の何らかの好適なデバイス、のうちの少なくとも１つを含みうる。

【0042】

作業人員２３０は、コンピュータシステム２１０の入力システム２３８によって生成されたユーザ入力２３６を通じて、グラフィカルユーザインターフェース２３２と相互作用しうる人員である。入力システム２３８は、物理ハードウェアシステムであり、かつ、マウス、キーボード、トラックボール、タッチスクリーン、スタイラス、モーションセンシング入力デバイス、ジェスチャ検出デバイス、サイバーグローブ、又はその他の何らかの好適なタイプの入力デバイス、のうちの少なくとも１つから選択されうる。ディスプレイシステム２３４と入力システム２３８とは、人間－機械インターフェース（ＨＭＩ）２４０を形成する。

【0043】

図示しているプロセスマネージャ２１４は、ソフトウェア、ハードウェア、ファームウェア、又はこれらの組み合わせ、で実装されうる。ソフトウェアが使用される場合、プロセスマネージャ２１４によって実行される処理は、ハードウェア（プロセッサユニットなど）上で実行されるよう設定されたプログラムコードで実装されうる。ファームウェアが使用される場合、プロセスマネージャ２１４によって実行される処理は、プログラムコード及びデータで実装されてよく、永続的メモリに記憶されてプロセッサユニット上で実行されうる。ハードウェアが用いられる場合、このハードウェアは、プロセスマネージャ２１４において処理を実行するよう動作する、回路を含みうる。

【0044】

実施例では、ハードウェアは、回路システム、集積回路、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラマブルロジックデバイス、又は、いくつかの処理を実行するよう設定されたその他の何らかの好適なタイプのハードウェア、のうちの少なくとも１つから選択された、形態をとりうる。プログラマブルロジックデバイスを用いる場合、このデバイスは、いくつかの処理を実行するよう設定されうる。デバイスは後で再構成されても、いくつかの処理を実行するよう恒久的に構成されてもよい。プログラマブルロジックデバイスは、例えばプログラマブルロジックアレイ、プログラマブルアレイロジック、フィールドプログラマブルロジックアレイ、フィールドプログラマブルゲートアレイ、及びその他の好適なハードウェアデバイスを含む。加えて、プロセスは、無機コンポーネントと一体化された有機コンポーネントにおいて実装されてよく、かつ、全体が人間以外の有機コンポーネントで構成されてもよい。例えば、プロセスは、有機半導体における回路として実装されることもある。

【0045】

コンピュータシステム２１０は、物理ハードウェアシステムであり、一又は複数のデータ処理システムを含む。コンピュータシステム２１０内に１を上回る数のデータ処理システムが存在している場合、かかるデータ処理システムは、通信媒体を使用して互いに通信する。この通信媒体はネットワークでありうる。データ処理システムは、コンピュータ、サーバコンピュータ、タブレットコンピュータ、又は他の何らかの好適なデータ処理システム、のうちの少なくとも１つから選択されうる。

【0046】

稼働中、プロセスマネージャ２１４は、複数の量子プログラミング言語２２２のうちの１つの量子プログラミング言語２４２の命令２１８を、量子言語トランスレータのセット２１２のうちの１つの量子言語トランスレータ２４４に送信しうる。量子言語トランスレータ２４４は、量子プログラミング言語２４２を処理するよう設定されており、量子コンピュータコンポーネント２２８のデジタルモデル表現２２６を出力する。

【0047】

加えて、プロセスマネージャ２１４は、量子コンピュータコンポーネント２２８のデジタルモデル表現２２６を、量子言語トランスレータ２４４に送信してよく、これにより、量子言語トランスレータ２４４は、量子プログラミング言語２４２の、処理２２０のための命令２１８を出力する。

【0048】

この実施例では、量子処理システム２０８は、ユニバーサルゲートセット２４６も含みうる。ユニバーサルゲートセット２４６は、アダマールゲート、位相（Ｓ）ゲート、制御－Ｘ（ＣＮＯＴ）ゲート、及びトフォリゲート；アダマールゲート、位相（Ｓ）ゲート、π／８（Ｔ）ゲート、及び制御－Ｘ（ＣＮＯＴ）ゲート；バレンコ（Ｂａｒｅｎｃｏ）ゲート（Ｂ）；ドイツゲート（Ｄ＿θ）ゲート；回転ゲート Ｒ＿ｘ（θ），Ｒ＿ｙ（θ）；回転ゲート Ｒ＿ｘ（θ），Ｒ＿ｙ（θ）、制御－Ｚ（ＣＺ）ゲート、又は他の何らかの好適なタイプのゲートセット、のうちの少なくとも１つから選択されうる。一部の実施例では、２つ以上のユニバーサルゲートセット２４６が組み合わされうる。かかるユニバーサルゲートセット２４６の組み合わせは、望ましい処理を実行するために使用されうるユニバーサルゲートセット２４６の組み合わせを取得するための数学演算（ＡＮＤ演算（ｉｎｔｅｒｓｅｃｔｉｏｎ）及び合併集合演算（ｕｎｉｏｎ）など）を使用して、実施されうる。

【0049】

複数のユニバーサルゲートセット２４６のうちの１つのユニバーサルゲートセット２４８は、種々のタイプのゲート２５０を含む。ユニバーサルゲートセット２４８が複数のゲート２５０を有することで、量子コンピュータ２０２のうちのある特定の量子コンピュータにとって実行可能な処理は何でも、複数のユニバーサルゲートセット２４６のうちの１つのユニバーサルゲートセット２４８のいくつかのゲート２５０を使用して、実行されうる。この実施例では、ゲート２５０の配列（ｏｒｄｅｒ）は、プロセス２０４のための処理を実行するよう選択されうる。いくつかのゲート２５０は、ゲート２５０の順列シーケンスであってよく、この順列シーケンスは、プロセス２０４のための処理を実行するよう選択された、ゲート２５０の順次配列である。

【0050】

ユニバーサルゲートセット２４６が利用可能であることで、量子言語トランスレータ２４４は、デジタルモデル表現２２６、及びデジタルモデル表現２２６を使用して量子コンピュータ２０２のうちのある特定の量子コンピュータ向けに選択されたユニバーサルゲートセット２４８を使用して、量子プログラミング言語２４２の、処理２２０のための命令２１８を出力しうる。ユニバーサルゲートセット２４８の選択は、量子コンピュータ２０２のうちのある特定の量子コンピュータについての、複数のコンピュータタイプ２０３のうちのコンピュータタイプ２５２に基づくものでありうる。図示しているプロセスマネージャ２１４は、ハードウェアデータベース２４９を使用して、使用されるよう選択される複数のユニバーサルゲートセット２４６のうちの１つのユニバーサルゲートセット２４８を特定しうる。

【0051】

この実施例では、ハードウェアデータベース２４９は、量子コンピュータ２０２のコンピュータタイプ２０３に対するユニバーサルゲートセット２４６を識別する、情報を包含しうる。例えば、ハードウェアデータベース２４９は、ある特定のコンピュータタイプに適合する全てのユニバーサルゲートセットを識別しうる。別の例としては、ハードウェアデータベース２４９は、ある特定のコンピュータタイプに最適なユニバーサルゲートセットだけでなく、ある特定のコンピュータタイプによって完全にサポートされるわけではないユニバーサルゲートセットも識別しうる。ある特定のコンピュータタイプに最適なユニバーサルゲートセットは、スピード、精度、リソース使用、回路深度、ゲートパフォーマンス、ゲートエラー、又はその他のパフォーマンスパラメータ、のうちの少なくとも１つから選択される、パフォーマンスパラメータのセットに基づくものでありうる。その結果として、選択された一又は複数のパフォーマンスパラメータに応じて、特定のコンピュータタイプを有する量子コンピュータに使用される、異なるユニバーサルゲートセットが選択されうる。

【0052】

その結果として、ある特定の量子コンピュータに望ましいレベルのパフォーマンスを提供するよう、プロセスマネージャ２１４によって、ハードウェアデータベース２４９を使用してユニバーサルゲートセット２４８が選択されうる。パフォーマンスは、精度、スピード、ハードウェアサポート、回路深度、ノイズ率若しくはエラー率、ゲートパフォーマンス、又はその他のパフォーマンス因子、のうちの少なくとも１つから選択されうる。

【0053】

この実施例では、プロセスマネージャ２１４は、ユニバーサルゲートセット２４６の選択を、デジタルモデル表現２２６と共に、量子言語トランスレータ２４４に送信しうる。

【0054】

この実施例では、量子コンピュータコンポーネント２２８を包含するデジタルモデル表現２２６は、命令２１８を量子言語トランスレータ２４４に送信する以外の機構を使用して創出されうる。例えば、量子コンピュータコンポーネント２２８のデジタルモデル表現２２６は、人間－機械インターフェース２４０と相互作用する作業人員２３０によって生成されるユーザ入力２３６から創出されうる。デジタルモデル表現２２６の量子コンピュータコンポーネント２２８は、人間－機械インターフェース２４０を操作している作業人員２３０によって生成されたユーザ入力２３６に応答して、ディスプレイシステム２３４内のグラフィカルユーザインターフェース２３２に表示されうる。この様態では、視覚化されたデジタルモデル表現２２６が、グラフィカルユーザインターフェース２３２に表示されうる。

【0055】

更に、プロセスマネージャ２１４は、デジタルモデル表現２２６からのシミュレーション２５４も実行しうる。この様態では、作業人員２３０は、作業人員２３０がグラフィカルユーザインターフェース２３２でデジタルモデル表現２２６の量子コンピュータコンポーネント２２８の表示と相互作用する、視覚プロセスを通じて、プロセス２０４を実現しうる。

【0056】

ゆえに、この実施例では、プロセスマネージャ２１４は、従来技術を使用する場合よりも効率的かつ正確な量子コンピューティングを可能にするために、様々なモードで動作しうる。例えば、プロセスマネージャ２１４は、プロセス２０４を具現化するデジタルモデル表現２２６を使用して、シミュレーション２５４を実行しうる。この例では、シミュレーション２５４が実行される際に、更にシミュレーション２５４が完了した時にも、シミュレーション２５４の結果が、人間－機械インターフェース２４０を通じて表示されうる。デジタルシモデル表現２２６のミュレーション２５４により、作業人員２３０が、プロセス２０４で実装される量子アルゴリズムの挙動を検査することが可能になりうる。この様態では、作業人員２３０が、量子アルゴリズムが所望通りに動作するかどうかを判定しうる。シミュレーション２５４により、作業人員２３０が、デジタルモデル表現２２６を変更し、その変更を伴うシミュレーション２５４を再実行することが可能になる。その結果として、作業人員２３０は、作業人員２３０がデジタルモデル表現２２６のシミュレーション２５４の結果に満足するまで、デジタルモデル表現２２６を修正し、改良することが可能になる。

【0057】

デジタルモデル表現２２６が最終バージョンになると、このモデルが、量子言語トランスレータ２１２を使用して量子コンピュータのセット２０２向けの命令２１８を生成するために、使用されうる。量子言語トランスレータ２１２を使用することで、命令２１８の生成は、異なる量子コンピュータごとに別個にプログラムコードが生成される従来技術よりも、着実にかつ少ないエラーを伴って実行されうる。

【0058】

量子処理システム２０８では、最適な量子アルゴリズムの識別が、シミュレートされ、探求されうる。量子処理システム２０８におけるこの特徴は、ある物理システム（例えば、複数の量子コンピュータ２０２のうちの、ある特定の用途に望ましいパフォーマンスを提供する特定の量子コンピュータ）を識別するための、意思決定プロセスに役立ちうる。量子コンピュータ２０２の種々のコンピュータタイプに適する複数の命令２１８を単一のソース（例えばデジタルモデル表現２２６）から生成することによって、種々のコンピュータタイプの量子コンピュータ２０２向けの命令２１８を生成するのに必要な時間が削減されうる。更に、種々のコンピュータタイプの量子コンピュータ２０２向けに生成される命令２１８の品質が、従来技術と比較して向上しうる。

【0059】

次に図３を参照するに、例示的な一実施形態による量子言語トランスレータのブロック図の一例が図示されている。実施例では、１を上回る数の図において同一の参照番号が使用されていることがある。このように別々の図で繰り返し使用される参照番号は、かかる別々の図における同じ要素を表わしている。

【0060】

図示している量子言語トランスレータ２４４は、複数の量子プログラミング言語２２２のうちの１つの量子プログラミング言語２４２について、図２の命令２１８と図２のデジタルモデル表現２２６との間での転換を提供するよう設定されている。複数の量子言語トランスレータ２１２における量子言語トランスレータの各々は、複数の量子プログラミング言語２２２における異なる量子プログラミング言語のためのものでありうる。一部の例では、同一の量子言語のために、（特定の量子言語トランスレータの使用に応じて）１を上回る数の量子言語トランスレータが存在することもある。

【0061】

この実施例では、量子言語トランスレータ２４４は、いくつかの異なるコンポーネントを含みうる。図示している量子言語トランスレータ２４４は、トランスレータ入力部３００とトランスレータ出力部３０２とを備えている。

【0062】

図示しているトランスレータ入力部３００は、量子言語トランスレータ２４４向けの量子プログラミング言語２４２の命令２１８を受信するよう設定される。命令２１８を受信したことに応答して、トランスレータ入力部３００は、量子コンピュータコンポーネント２２８を含むデジタルモデル表現２２６を出力する。量子コンピュータコンポーネント２２８は、ゲート、メモリ、オペレーション、サブルーチン、ステート情報、回路、メモリ、又はその他のハードウェア若しくはソフトウェアのコンポーネントでありうる。

【0063】

この実施例では、トランスレータ出力部３０２は、量子言語トランスレータ２４４に送信された、量子コンピュータコンポーネント２２８のデジタルモデル表現２２６を受信するよう設定される。トランスレータ出力部３０２は、デジタルモデル表現２２６を使用して、量子プログラミング言語２４２の、処理２２０のための命令２１８を出力する。更に、出力される命令２１８は、ユニバーサルゲートセット２４８を使用して実行されることもある。ユニバーサルゲートセット２４８は、プロセスマネージャ２１４によって行われた選択から受信されうる。他の実施例では、ユニバーサルゲートセット２４８は、量子言語トランスレータ２４４によって使用されるデフォルトゲートセットでありうる。

【0064】

次に図４を参照するに、例示的な一実施形態によるデジタルモデル表現の量子コンピュータコンポーネントのブロック図の一例が図示されている。この図は、図２のデジタルモデル表現２２６の一実行形態の一例を示している。

【0065】

図示しているデジタルモデル表現２２６は、モデル及びその他の情報によって定義される、いくつかの異なる量子コンピュータコンポーネントを含む。図示している、デジタルモデル表現２２６内の図２の量子コンピュータコンポーネント２２８は、モデル４０１内のゲートモデル４００によって定義されうる。量子コンピュータコンポーネント２２８は、量子ビット（ｑｕｂｉｔ）モデル４０２又はメモリモデル４０４のうちの少なくとも一方から選択されるモデル４０１によって定義されることもある。デジタルモデル表現２２６は、メモリステート４０６、量子プログラム４０８、又はその他の好適な情報、のうちの少なくとも１つから選択された情報も含みうる。

【0066】

この実施例では、ゲートモデル４００が、ゲート４１２の形態の量子コンピュータコンポーネント２２８を定義する。この実施例では、ゲート４１２は、量子プロセスにおいて実行されうる処理を表わしている。ゲート４１２は、実施例では「ゲート（ｇａｔｅｓ）」と称される量子ロジックゲートである。ゲートモデル４００において定義されている各ゲートは、一又は複数の量子ビットに対して処理を実行しうる。

【0067】

ゲート４１２は、量子コンピュータコンポーネント２２８を表現するよう構成されうる。この構成はゲート４１２の互いに対する接続を含み、これにより、ゲート４１２の構成は、図２のプロセス２０４のための処理２２０が実行可能となる。ゲートモデル４００によって定義されるゲート４１２の例は、アダマールゲート、パウリゲート、回転ゲート、制御‐Ｕゲート、位相ゲート、又はその他の好適なタイプのゲート、のうちの少なくとも１つを含む。

【0068】

加えて、ゲートモデル４００は、スーパーゲート４１４を定義する、スーパーゲートモデル４１０のセットも含みうる。複数のスーパーゲート４１４内で定義された１つのスーパーゲートが、より複雑な処理を表現するために使用されうる。スーパーゲート４１４は、スーパーゲートモデル４１０によって定義される、ゲート構成である。例えば、スーパーゲートは、サブルーチン、関数、又は他の何らかの好適な構造体でありうる。スーパーゲートのセット４１４のうちの１つのスーパーゲートは、２つ以上のゲート４１２を含む。実施例では、この２つ以上のゲート４１２は順列シーケンスとなっている。換言すると、スーパーゲートはゲート間の接続を有する２つ以上のゲートの表現であり、これにより、スーパーゲートにおけるゲートのこの構成が、ルーチン、サブルーチン、関数に関する処理、又は、プロセス２０４におけるその他の処理を実行する。

【0069】

この実施例では、スーパーゲートモデル４１０は、面倒でエラーを引き起こしやすい操作を伴いうる命令の符号化を、除去するために用いられうる。更に、スーパーゲートモデル４１０の使用により、スーパーゲートとして表現されるプログラム命令又は回路構成の少なくとも一方の、サブルーチンユニットの再使用が可能になる。

【0070】

例えば、図２のプロセス２０４における量子アルゴリズムは、問題解決のために、より大きなアルゴリズム中の単一のステップとして量子位相推定（ＱＰＥ）アルゴリズムを使用しうる。しかし、作業人員が命令を符号化するため、又はデジタルモデル表現２２６内の個々のゲートの使用を手配するために、量子位相推定アルゴリズムが必要とされるたびに、かかるアルゴリズムを実装することは、それ自体、より困難かつ時間がかかることになりうる。

【0071】

この実施例では、スーパーゲートは、サブルーチン（量子位相推定など）のために存在しうる。量子位相推定のためにスーパーゲートを有することで、作業人員は、単一の量子ビットユニタリゲートの量子ビットのサブセットに適用される量子位相推定の使用を迅速に特定することが可能になり、かつ、このスーパーゲートにより、量子位相推定のための命令が自動的に生成されうる。スーパーゲートとして実装されうるサブルーチンに関する他のタイプのプロセスの例は、量子フーリエ変換（ＱＦＴ）、逆量子フーリエ変換、及びその他の好適なタイプのサブルーチン若しくはプロセス、を含む。

【0072】

この実施例では、量子ビットモデル４０２は、量子コンピュータで使用される量子ビット４１６を定義する。量子ビットは、量子コンピュータにおける情報の基本ユニットであり、種々の形態をとりうる。

【0073】

この実施例では、量子ビットモデル４０２は、量子コンピュータ内で使用されうる、一又は複数のタイプの量子ビット４１６を定義しうる。例えば、量子ビットモデル４０２は、理想（ｉｄｅａｌｉｚｅｄ）量子ビット、イオントラップ量子ビット、中性原子量子ビット、超伝導量子ビット、電子スピン量子ビット、光子偏光量子ビット、ドットスピン量子ビット、又はその他の何らかの好適なタイプの量子ビット、のうちの少なくとも１つから選択される、量子ビット４１６の量子ビットタイプを含みうる。

【0074】

メモリモデル４０４は、量子コンピュータで使用されるメモリ４１８を定義する。例えば、メモリモデルは、メモリのタイプ、メモリサイズ、又は、メモリ４１８についてのその他の情報、のうちの少なくとも１つを定義しうる。メモリ４１８は、情報（量子ビット４１６など）を記憶するために使用される。メモリ４１８は、メモリモデル４０４によって定義される、いくつかの異なる形態をとりうる。例えば、メモリ４１８は、補助メモリ、一時的メモリ、ワーキングメモリ、多ノイズメモリ（ｎｏｉｓｙ ｍｅｍｏｒｙ）、重ね合わせステート、量子もつれあいステート、又はその他の好適なタイプの量子メモリ若しくは量子メモリの組み合わせ、のうちの少なくとも１つから選択されうる。

【0075】

図示しているメモリステート４０６は、種々の量子コンピュータコンポーネント（例えば量子コンピュータ内のメモリ）の初期状態を示す情報である。例えば、メモリステート４０６は、メモリ４１８内の量子ビットの初期状態を示しうる。更に、量子プログラム４０８は、量子コンピュータで実行されるべき処理２２０の集合を表現する、コンポーネントのデジタルモデル表現２２６で構成された情報のセットである。

【0076】

ゆえに、命令２１８は、プロセス２０４のための量子コンピュータのセット２０２であって、その内部に命令２１８が望ましい形態で（例えば、ある特定の量子プログラミング言語で）存在している、量子コンピュータのセット２０２によって実行されうる。換言すると、量子コンピュータのセット２０２における各量子コンピュータは、量子コンピュータのセット２０２のアーキテクチャが異質であっても、同一のプロセスを実行しうる。換言すると、量子コンピュータのセット２０２は、別々のハードウェアアーキテクチャを有してよく、別々の量子プログラミング言語をサポートしうる。プロセスマネージャ２１４を使用することで、別々の言語で独立的に又は別個にプロセスが実現されうる従来技術よりも効率的な様態で、単一のプロセスが、実現され、多数の量子コンピュータ及び量子コンピュータ２０２に分散されうる。プロセスマネージャ２１４が量子言語トランスレータ２１２を使用することで、プロセス２０４は、複数の量子コンピュータ２０２のうちの、異なるコンピュータタイプを有する別々の量子コンピュータに分散されうる。

【0077】

次に図５を参照するに、例示的な一実施形態による、ターゲット量子プログラミング言語の命令の生成についての図の一例が図示されている。この実施例では、命令５００は、量子アセンブリ言語（ＱＡＳＭ）のコード行である。命令５００は、アダマール処理５０２及び制御－ＮＯＴ処理５０４を含む。この実施例では、プロセスマネージャ２１４は、デジタルモデル表現５０６を取得するために、ＱＡＳＭのための量子言語トランスレータ２４４のトランスレータ入力部３００を適用しうる。この実施例では、デジタルモデル表現５０６は、２つの量子コンピュータコンポーネント（アダマールゲート５０８及び制御－ＮＯＴゲート５１０）を含む。

【0078】

この例では、デジタルモデル表現５０６を、ＱＡＳＭのための量子言語トランスレータ２４４のトランスレータ出力部３０２に送信することによって、命令５１２が生成されうる。この例では、デジタルモデル表現５０６を取得するために命令５００で使用されるユニバーサルゲートセットとは異なるユニバーサルゲートセットが選択される。この例では、命令５００は、回転の形態のゲートのみを含むユニバーサルゲートセットを使用して、量子言語トランスレータによって処理される。その結果として、命令５１２は、コード行の各々が回転である、コードとなる。この実施例では、イオントラップコンピュータ向けにも共通のユニバーサルゲートセットが選択される。この選択は、量子コンピュータ（この量子コンピュータでは、命令５１２が、イオントラップハードウェアに｛Ｒｘ，Ｒｙ｝のユニバーサルゲートセットが使用されることを示すデータベース内の対応するエントリを用いて実行されることになっている）において、イオントラップハードウェアが使用されるという仕様を踏まえて、ハードウェアデータベース２４９を使用して行われうる。

【0079】

別の実施例では、回路配置コードが、図５のデジタルモデル表現５０６を使用して、回路配置に関して量子言語トランスレータによって生成されうる、別のタイプの出力の一例となる。この実施例では、命令は、処理を実行するための回路を定義する回路配置を定義するために使用される、回路配置コードに適した形態となる。回路配置コードは、回路シミュレーションプログラムためのものでありうるか、又は、処理を実行するために量子コンピュータで使用される実際の回路を選択するために使用されうる。命令の回路配置コード形態は、必ずしも、デジタルモデル表現に対して生成される命令におけるプログラムコードとの一対一の対応を有するわけではない。換言すると、命令は、プログラミング言語又は回路を定義するコードの少なくとも一方の、コードの形態をとりうる。

【0080】

図５のデータ構造の図は、命令がデジタルモデル表現に変換され、また命令に戻されうる一様態の、例として提示されている。この図は、他の実施例が実装される様態を限定することを意図するものではない。例えば、図５の命令５００は、実施例では、命令とデジタルモデル表現の量子コンピュータコンポーネントとの間でデータが変換される様態についての説明を分かりにくくすることを避けるためだけに、２つのコード行を持つものとして表示されている他の実施例では、命令５００内には数百又は数千のコード行が存在しうる。同様に、デジタルモデル表現５０６は、この実施例に表示されているよりもはるかに複雑なものでありうる。

【0081】

一実施例では、複数の量子コンピュータにおけるプロセスのために処理を実行するための量子処理に伴う技術的問題を克服する、一又は複数の技術的解決策が存在する。その結果として、一又は複数の技術的解決策は、従来技術よりも効率的かつ正確に、別々のハードウェアアーキテクチャを有する複数の量子コンピュータにプロセス（量子アルゴリズムなど）を分配することを可能にするという、技術的効果を提示しうる。

【0082】

コンピュータシステム２１０は、ソフトウェア、ハードウェア、ファームウェア、又はこれらの組み合わせを使用して、種々の実施例で説明しているステップ、処理、又はアクションのうちの少なくとも１つを実行するよう構成されうる。その結果として、コンピュータシステム２１０は、コンピュータシステム２１０におけるプロセスマネージャ２１４が、コンピュータシステム２１０内の量子コンピュータ２０２のパフォーマンスの向上を可能にする、特定用途コンピュータシステムとして動作する。詳細には、現在利用可能な、プロセスマネージャ２１４を有さない汎用コンピュータシステムと比較すると、プロセスマネージャ２１４が、コンピュータシステム２１０を特定用途コンピュータシステムに変換する。

【0083】

この実施例では、コンピュータシステム２１０におけるプロセスマネージャ２１４の使用により、プロセスが量子コンピューティングの実際応用に統合され、これにより、コンピュータシステム２１０のパフォーマンスが向上する。換言すると、コンピュータシステム２１０におけるプロセスマネージャ２１４は、コンピュータシステム２１０におけるプロセスマネージャ２１４にプロセスの実際応用が統合されるためのものであり、このことが、従来技術よりも着実かつ正確な様態で量子コンピュータ２０２向けの命令２１８を生成することを可能にする。この実施例では、コンピュータシステム２１０におけるプロセスマネージャ２１４は、異なる量子プログラミング言語間の変換を行うために、デジタルモデル表現及び量子言語トランスレータを使用する。こうすることで、１つのコンピュータが、従来技術よりも着実かつ再現可能な様態で、種々のハードウェアを有することが可能になる。コンピュータシステム２１０におけるプロセスマネージャ２１４は、この様態で、量子コンピュータのためのプロセスが、実現され、かつ、種々のコンピュータタイプを有する量子コンピュータのための命令に自動的に変換されうる、量子コンピューティングの実際応用を提供する。かかる命令は、プログラムコード又はプロセスのための回路配置を識別する回路コードの少なくとも一方を含みうる。

【0084】

実施例における種々の特徴は、従来技術よりも向上した精度及び整合性を伴って、種々のコンピュータタイプを有する量子コンピュータでプロセスを実行する能力を、提供する。この実施例では、プロセス（量子アルゴリズムに関するものなど）は、デジタルモデル表現にされうる。このデジタルモデル表現は、命令（例えばプログラムコード、又は量子コンピュータの種々のコンピュータタイプ向けの回路配置のコード）を自動的に生成するために使用されうる。換言すると、別々のコンピュータタイプは、別々の配置、及び、処理がどのように実行されうるかに関する別々の制約を有しうる。

【0085】

更に、一実施例では、プロセスにおける、ルーチン、サブルーチン、若しくは関数を形成する処理を迅速に実装すること、又は容易に実装することの少なくとも一方を可能にするために、スーパーゲートが使用されうる。スーパーゲートを使用することで、面倒でエラーを引き起こしやすい操作が除去されうるだけでなく、命令の再使用が可能になる。この実施例では、デジタルモデル表現として表現されるプロセスは、量子コンピュータ内の特定のタイプのハードウェアに対する命令の生成を可能にしうる。ある特定のタイプの量子コンピュータのためにユニバーサルゲートセットが選択されるプロセスの１つのデジタルモデル表現に対して、１つのユニバーサルゲートセットが特定されうる。この様態では、実施例において、デジタルモデル表現の変換は、量子言語トランスレータを使用して、特定のタイプの量子コンピュータのためにカスタマイズされうる。更に、この実施例では、量子言語トランスレータを使用することで、種々のコンピュータタイプを有する量子コンピュータ向けの命令を創出するのに必要とされるプログラム言語の変換の回数が削減されうる。

【0086】

図２の量子コンピューティング環境２００の図は、例示的な一実施形態が実装されうる様態への、物理的な又はアーキテクチャ上の限定を示唆することを意図するものではない。図示しているコンポーネントに加えて、又はそれらに代えて、他のコンポーネントも使用されうる。一部のコンポーネントは、必要ではないこともある。また、一部の機能的コンポーネントを図示するためにブロックが提示されている。例示的な実施形態で実装される場合、これらのブロックのうちの一又は複数は、結合されても、異なるブロックになるよう分割されても、又は結合されて分割されてもよい。例えば、量子コンピュータ２０２は、コンピュータシステム２１０の外部の、別個のコンポーネントであることもある。

【0087】

次に図６を参照するに、例示的な一実施形態による、量子処理のためのプロセスのフロー図の一例が図示されている。図６のプロセスは、ハードウェア、ソフトウェア、又はその両方で実装されうる。プロセスは、ソフトウェアで実装される場合、一又は複数のコンピュータシステムにおける一又は複数のハードウェアデバイス内に配置された一又は複数のプロセッサユニットによって実行される、プログラムコードの形態をとりうる。例えば、プロセスは、図２のコンピュータシステム２１０におけるプロセスマネージャ２１４で実装されうる。

【0088】

プロセスは、量子コンピュータ向けのプロセスのための、ターゲット量子プログラミング言語を識別すること（処理６００）によって始まる。プロセスは、量子コンピュータのコンピュータタイプに基づいて、複数のユニバーサルゲートセットから１つのユニバーサルゲートセットを選択する（処理６０２）。処理６０２において選択されるユニバーサルゲートセット中のいくつかのゲートを使用して、ある特定の量子コンピュータにとって実行可能な処理は何でも実行されうる。

【0089】

プロセスは、ソース量子プログラミング言語の、プロセスのための命令を、量子言語トランスレータのセットのうちの１つのソース量子言語トランスレータに送信する（処理６０４）。処理６０４におけるソース量子言語トランスレータは、命令を使用してプロセスを実行するよう構成されている量子コンピュータコンポーネントのデジタルモデル表現を出力する。

【0090】

プロセスは、量子コンピュータコンポーネントのデジタルモデル表現と、選択されたユニバーサルゲートセットとを、ターゲット量子言語トランスレータに送信し、これにより、この量子言語トランスレータは、量子コンピュータコンポーネントのデジタルモデル表現と、量子コンピュータのコンピュータタイプに応じて選択されたユニバーサルゲートセットとを使用して、ターゲット量子プログラミング言語の、処理のための命令を出力する（処理６０６）。プロセスはその後終了する。

【0091】

次に図７を参照するに、例示的な一実施形態による、量子処理のためのプロセスのフロー図の別の例が図示されている。図７のプロセスは、ハードウェア、ソフトウェア、又はその両方で実装されうる。プロセスは、ソフトウェアで実装される場合、一又は複数のコンピュータシステムにおける一又は複数のハードウェアデバイス内に配置された一又は複数のプロセッサユニットによって実行される、プログラムコードの形態をとりうる。例えば、プロセスは、図２のコンピュータシステム２１０におけるプロセスマネージャ２１４で実装されうる。

【0092】

プロセスは、量子コンピュータのセットで実行されるプロセスを識別すること（処理７００）によって始まる。プロセスは、プロセスのデジタルモデル表現を生成する（処理７０２）。この実施例では、処理７０２で生成されるデジタルモデル表現は、いくつかの異なるやり方で生成されうる。

【0093】

例えば、プロセスは、量子言語トランスレータを使用してデジタルモデル表現に変換される、量子言語の命令の形態でありうる。別の実施例では、デジタルモデル表現は、人間－機械インターフェースから受信されたユーザ入力によって創出されうる。

【0094】

更に別の実施例では、デジタルモデル表現は、量子プログラミング言語の命令の変換によって創出された初期デジタルモデル表現から生成されうる。初期デジタルモデル表現は、量子コンピュータのセットで実行されるべきプロセスのデジタルモデル表現を創出するよう、人間－機械インターフェースへのユーザ入力を通じて修正されうる。

【0095】

プロセスは、量子コンピュータのセットから１つの量子コンピュータを選択する（処理７０４）。プロセスは、１つの量子プログラミング言語を識別する（処理７０６）。プロセスは、特定の量子コンピュータ及び量子プログラミング言語のための、１つのユニバーサルゲートセットを識別する（処理７０８）。

【0096】

プロセスは、デジタルモデル表現、量子プログラミング言語、及び使用されるよう選択されたユニバーサルゲートセットを使用して、量子コンピュータ向けの命令を生成する（処理７１０）。プロセスは、別の量子コンピュータであって、そのために命令が生成されていない量子コンピュータが存在するかどうか判定する（処理７１２）。別の量子コンピュータが存在する場合、プロセスは上述した処理７０４に戻る。存在しなければ、プロセスは終了する。

【0097】

次に図８を参照するに、例示的な一実施形態による、量子処理のためのプロセスのフロー図の別の例が図示されている。図８のプロセスは、ハードウェア、ソフトウェア、又はその両方で実装されうる。プロセスは、ソフトウェアで実装される場合、一又は複数のコンピュータシステムにおける一又は複数のハードウェアデバイス内に配置された一又は複数のプロセッサユニットによって実行される、プログラムコードの形態をとりうる。例えば、プロセスは、図２のコンピュータシステム２１０におけるプロセスマネージャ２１４で実装されうる。

【0098】

図８の処理は、図８のフロー図のプロセスと共に実行されうる、追加処理の例である。

【0099】

この例では、プロセスは、量子コンピュータのセットに命令を送信すること（処理８００）によって始まる。プロセスは次いで、量子コンピュータのセットで命令を実行する（処理８０２）。

【0100】

プロセスは、量子コンピュータのセットにおける命令の処理により生じる結果を受信する（処理８０４）。プロセスはその後終了する。

【0101】

図８のフロー図の処理は、いくつかの異なる目的のために実行されうる。例えば、これらの処理は、ベンチマーキングプロセスのために実行されてよく、このベンチマークプロセスでは、種々の量子コンピュータで同一のプロセスのための複数の命令が実行される。このプロセスがベンチマーキングプロセスの一部である場合、命令はベンチマーキングテストのためのものでありうる。プロセスのための種々のパラメータは、プロセッサ実行時間、使用されるメモリ、使用されるプロセッサリソース、既知の手法と比較した精度、既知の手法と比較した正解法の確率、エラー、ノイズ、回路実行時間、又はその他の好適なパラメータ、のうちの少なくとも１つを含みうる。

【0102】

別の実施例では、問題の一部分を解決するために、量子コンピュータのセットに分散されたプロセスが、この量子コンピュータのセットで実行される。この例では、量子コンピュータは、量子コンピュータで実行されるプロセスが問題に対する解決策として結果を提供する、グリッドコンピューティングシステムの一部でありうる。

【0103】

ここで図９を参照するに、例示的な一実施形態による、量子コンピュータをベンチマーキングするためのプロセスのフロー図の一例が図示されている。図９のプロセスは、ハードウェア、ソフトウェア、又はその両方で実装されうる。プロセスは、ソフトウェアで実装される場合、一又は複数のコンピュータシステムにおける一又は複数のハードウェアデバイス内に配置された一又は複数のプロセッサユニットによって実行される、プログラムコードの形態をとりうる。例えば、プロセスは、図２のコンピュータシステム２１０におけるプロセスマネージャ２１４で実装されうる。

【0104】

図９のプロセスは、量子コンピュータのセットによって実行される、ベンチマーク問題のセットに関する命令のセットを生成するために使用されうる。ベンチマーク問題のセットは、実行形態に応じて、一又は複数のベンチマーク問題でありうる。このプロセスは、１つの量子コンピュータ又は複数の量子コンピュータをベンチマークするために実行されうる。コンピュータが１つの場合、結果は、先のベンチマークテストの結果と比較されうる。

【0105】

命令は、量子コンピュータ同士の比較の結果を取得するために実行されうる。この例では、ベンチマーク問題を実装するプロセスのデジタルモデル表現から量子コンピュータで実行される命令を生成するために、量子言語トランスレータのトランスレータ出力部が使用される。

【0106】

プロセスは、ベンチマーク問題のセットを受信すること（処理９００）によって始まる。この実施例では、処理９００のベンチマーク問題は、ベンチマーク最適化問題、量子化学現象問題、材料問題、最小固有値問題、又は、量子コンピュータで実行されうるその他の問題、のうちの少なくとも１つでありうる。プロセスは、ベンチマーキングテストのための、量子コンピュータのセットの識別情報も受信する（処理９０２）処理９０２において、量子コンピュータのセットが１を上回る数の量子コンピュータである場合、これらの量子コンピュータは、ハードウェアが異なる同一のコンピュータタイプであっても、異なるコンピュータタイプであっても、又はこれらの何らかの組み合わせであってもよい。

【0107】

プロセスは、ベンチマーク問題のセットにおける全てのベンチマーク問題が処理されたかどうかを判定する（処理９０４）。全てのベンチマーク問題が処理されたわけではない場合、プロセスは、未処理のベンチマーク問題を選択する（処理９０６）。プロセスは、このベンチマーク問題のデジタルモデル表現を生成する（処理９０８）。

【0108】

プロセスは次いで、量子コンピュータのセットにおける全ての量子コンピュータが処理されたかどうかを判定する（処理９１０）。全ての量子コンピュータが処理されていた場合、プロセスは処理９０４に戻る。処理されていなければ、プロセスは、処理のために、未処理の量子コンピュータを選択する（処理９１２）。プロセスは、この量子コンピュータ向けの量子言語トランスレータ、及び望ましいユニバーサルゲートセットを識別する（処理９１４）。この量子言語トランスレータは、ある特定の言語又は量子コンピュータのある特定のコンピュータタイプのための量子言語トランスレータである。

【0109】

例えば、量子言語トランスレータの選択は、ユニバーサルゲートセットと同様に、図２のハードウェアデータベース２４９を使用して行われうる。ハードウェアデータベース２４９は、ある種のタイプのイオントラップコンピュータをユニバーサルゲートセットと量子プログラミング言語の両方にマッピングする、エントリを含みうる。図示しているこの例では、回路配置が生成されると、ユニバーサルゲートセットがルックアップされ、使用されうる。デジタルモデル表現がプログラミング言語のコードに変換されるものである場合、量子コンピュータタイプのコンピュータタイプに関連付けられた量子プログラミング言語がルックアップされ、使用される。更に、このコンピュータシステムによってサポートされるプログラミング言語のリストが、選択のために利用可能になりうる。

【0110】

別の例では、作業人員は、ある特定のプログラミング言語の対応する命令を見たいと思うかもしれない。この場合、ハードウェアデータベース２４９が使用される代わりに、作業人員が、命令を出力するのに使用されるプログラミング言語を選択するユーザ入力を生成しうる。

【0111】

プロセスは、ベンチマーク問題のデジタルモデル表現を使用して量子コンピュータ向けの命令を生成するために、量子言語トランスレータを使用する（処理９１６）。この実施例では、命令は、プログラミング言語のプログラムコード又は回路を定義する回路設計コードの少なくとも一方でありうる。処理９１６において、量子言語トランスレータにユニバーサルゲートセットが入力されうる。

【0112】

プロセスは次いで、量子コンピュータに命令を送信する（処理９１８）。処理９１８において、量子コンピュータは、実際の物理コンピュータであっても、シミュレーションであってもよい。プロセスは、量子コンピュータでの命令の実行により生じた結果を受信する（処理９２０）。プロセスはこの結果を保存する（処理９２２）。プロセスは次いで、処理９１０に戻る。

【0113】

処理９０４を再度参照するに、全てのベンチマーキング問題が処理されていた場合、プロセスは、量子コンピュータでベンチマーク問題のセットに関する命令を実行した結果を解析する（処理９２４）。プロセスはその後終了する。

【0114】

図示している種々の実施形態におけるフロー図及びブロック図は、例示的な一実施形態における、装置及び方法のいくつかの実現可能な実行形態のアーキテクチャ、機能、及び処理を示している。これに関して、フロー図又はブロック図内の各ブロックは、モジュール、セグメント、機能、又は処理若しくはステップの一部分、のうちの少なくとも１つを表わしうる。例えば、ブロックのうちの一又は複数が、プログラムコード、ハードウェア、又はプログラムコードとハードウェアとの組み合わせとして実装されうる。ハードウェアで実装された場合、このハードウェアは、例えば、フロー図又はブロック図の一又は複数の処理を実行するよう製造又は構成されている、集積回路の形態をとりうる。プログラムコードとハードウェアとの組み合わせとして実装された場合、この実行形態は、ファームウェアの形態をとりうる。フロー図又はブロック図の各ブロックは、種々の処理、又は、専用ハードウェアとこの専用ハードウェアによって実行されるプログラムコードとの種々の組み合わせを実施する、専用ハードウェアシステムを使用して実装されうる。

【0115】

例示的な実施形態の一部の代替的な実行形態では、ブロックに記載された一又は複数の機能は、図に記載している順序から外れて行われることがある。例えば、場合によっては、関連機能に応じて、連続して示されている２つのブロックが実質的に同時に実施されても、時には、これらのブロックが逆順に実施されてもよい。また、フロー図又はブロック図に示しているブロックに加えて、他のブロックが追加されることもある。

【0116】

ここで図１０を参照するに、例示的な一実施形態による、データ処理システムのブロック図の一例が図示されている。データ処理システム１０００は、図１のサーバコンピュータ１０４、サーバコンピュータ１０６、クライアントデバイス１１０を実装するために使用されうる。データ処理システム１０００は、図２のコンピュータシステム２１０を実装するためにも使用されうる。この実施例では、データ処理システム１０００は通信フレームワーク１００２を含む。通信フレームワーク１００２は、プロセッサユニット１００４と、メモリ１００６と、固定記憶装置１００８と、通信ユニット１０１０と、入出力（Ｉ／Ｏ）ユニット１０１２と、ディスプレイ１０１４との間の通信を提供する。この例では、通信フレームワーク１００２はバスシステムの形態をとっている。

【0117】

プロセッサユニット１００４は、メモリ１００６にローディングされうるソフトウェア向けの命令を実行する役割を果たす。プロセッサユニット１００４は一又は複数のプロセッサを含む。例えば、プロセッサユニット１００４は、マルチコアプロセッサ、中央処理装置（ＣＰＵ）、グラフィックス処理装置（ＧＰＵ）、物理処理装置（ＰＰＵ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、ネットワークプロセッサ、又はその他の何らかの好適なタイプのプロセッサ、のうちの少なくとも１つから選択されうる。更に、プロセッサユニット１００４は、単一のチップ上に主要プロセッサと二次プロセッサとが共に存在する、一又は複数の異種プロセッサシステムを使用して実装されることもある。別の実施例としては、プロセッサユニット１００４は、単一のチップ上に同一のタイプの複数のプロセッサが包含される、対称型マルチプロセッサシステムでありうる。

【0118】

メモリ１００６及び固定記憶装置１００８は、記憶デバイス１０１６の例である。記憶デバイスは、限定するわけではないが例としては、データ、関数形式のプログラムコード、又はその他の好適な情報、のうちの少なくとも１つといった情報を、一時的に、永続的に、又は一時的かつ永続的に、記憶することが可能な、任意のハードウェアである。記憶デバイス１０１６は、これらの実施例では、コンピュータ－可読記憶デバイスとも称されうる。これらの例では、メモリ１００６は、例えばランダムアクセスメモリ、又は、他の任意の好適な揮発性若しくは不揮発性の記憶デバイスでありうる。固定記憶装置１００８は、特定の実行形態に応じて、様々な形態をとりうる。

【0119】

例えば、固定記憶装置１００８は、一又は複数のコンポーネント又はデバイスを包含しうる。例えば、固定記憶装置１００８は、ハードドライブ、ソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）、フラッシュメモリ、書換可能光ディスク、書換可能磁気テープ、又は上記の何らかの組み合わせでありうる。固定記憶装置１００８によって使用される媒体は、取り外し可能であることもある。例えば、取り外し可能なハードドライブが固定記憶装置１００８に使用されうる

【0120】

これらの実施例では、通信ユニット１０１０が、他のデータ処理システム又はデバイスとの通信を提供する。これらの実施例では、通信ユニット１０１０は、ネットワークインタフェースカードである。

【0121】

入出力ユニット１０１２は、データ処理システム１０００に接続されうる別のデバイスとの間のデータの入出力を可能にする。例えば、入出力ユニット１０１２は、キーボード、マウス、又は他の何らかの好適な入力デバイス、のうちの少なくとも１つを通じて、ユーザ入力のための接続を提供しうる。更に、入出力ユニット１０１２は、プリンタに出力を送信しうる。ディスプレイ１０１４は、ユーザに対して情報を表示するための機構を提供する。

【0122】

オペレーティングシステム、アプリケーション、又はプログラム、のうちの少なくとも１つに対する命令は、通信フレームワーク１００２を通じてプロセッサユニット１００４と通信する記憶デバイス１０１６内に配置されうる。種々の実施形態のプロセスは、メモリ（メモリ１００６など）内に配置されうるコンピュータ実装命令を使用して、プロセッサユニット１００４によって実行されうる。

【0123】

かかる命令は、プロセッサユニット１００４内のプロセッサによって読み取られ、実行されうるプログラムコード、コンピュータ可用プログラムコード、又はコンピュータ可読プログラムコードと称される。種々の実施形態では、プログラムコードは、種々の物理的な又はコンピュータ可読の記憶媒体（メモリ１００６や固定記憶装置１００８など）で具現化されうる。

【0124】

プログラムコード１０１８は、選択的に取り外し可能なコンピュータ可読媒体１０２０に関数形式で配置され、かつ、プロセッサユニット１００４によって実行されるように、データ処理システム１０００にローディングされうるか、又は伝送されうる。これらの実施例では、プログラムコード１０１８とコンピュータ－可読媒体１０２０とは、コンピュータプログラム製品１０２２を形成する。この実施例では、コンピュータ可読媒体１０２０はコンピュータ可読記憶媒体１０２４である。

【0125】

これらの実施例では、コンピュータ－可読記憶媒体１０２４は、プログラムコード１０１８を伝播させるか又は送信する媒体というよりはむしろ、プログラムコード１０１８を記憶するために使用される物理的な又は有形の記憶デバイスである。本書において、コンピュータ可読記憶媒体１０２４とは、それ自体、電波若しくはその他の自由に伝播する電磁波、導波路若しくは他の伝送媒体を通って伝播する電磁波（光ファイバケーブルを通過する光パルスなど）といった一過性の信号であると解釈すべきではなく、又は、本書において、ワイヤを通じて伝送される電気信号は、それ自体、電波若しくはその他の自由に伝播する電磁波、導波路若しくは他の伝送媒体を通って伝播する電磁波（光ファイバケーブルを通過する光パルスなど）といった一過性の信号であるとも、ワイヤを通じて伝送される電気信号であるとも、解釈すべきではない。

【0126】

あるいは、プログラムコード１０１８は、コンピュータ－可読信号媒体を使用して、データ処理システム１０００に送信されうる。コンピュータ可読信号媒体は、例えば、プログラムコード１０１８を包含する、被伝播データ信号でありうる。例えば、コンピュータ可読信号媒体は、電磁信号、光信号、又はその他の任意の好適なタイプの信号、のうちの少なくとも１つでありうる。かかる信号は、無線接続、光ファイバケーブル、同軸ケーブル、電線、又はその他の任意の好適なタイプの接続といった、接続を介して送信されうる。

【0127】

更に、本書で使用される場合、「コンピュータ可読媒体（ｃｏｍｐｕｔｅｒ－ｒｅａｄａｂｌｅ ｍｅｄｉａ）１０２０」は単数であることも、複数であることもある。例えば、プログラムコード１０１８は、単一の記憶デバイス又は記憶システムの形態のコンピュータ可読媒体１０２０内に配置されうる。別の例では、プログラムコード１０１８は、複数のデータ処理システムに分散されているコンピュータ可読媒体１０２０内に配置されうる。換言すると、プログラムコード１０１８中の命令の一部が１つのデータ処理システム内に配置されうる一方、プログラムコード１０１８中の他の命令は１つのデータ処理システム内に配置されうる。例えば、プログラムコード１０１８の一部分が、サーバコンピュータのコンピュータ可読媒体１０２０内に配置されうる一方、プログラムコード１０１８の別の部分は、クライアントコンピュータのセット内に配置されたコンピュータ可読媒体１０２０内に配置されうる。

【0128】

データ処理システム１０００に関して図示している種々のコンポーネントは、種々の実施形態が実装されうる様態に対して、アーキテクチャ上の制限を設けることを意図するものではない。一部の実施例では、コンポーネントのうちの一又は複数が、別のコンポーネントに組み込まれることも、別のコンポーネントの一部分を別様に形成することもある。例えば、一部の実施例では、メモリ１００６又はその一部分が、プロセッサユニット１００４内に一体化されうる。データ処理システム１０００に関して図示しているコンポーネントに追加される、又はかかるコンポーネントを代替するコンポーネントを含むデータ処理システムにおいて、種々の例示的な実施形態が実装されうる。図１０に示しているその他のコンポーネントは、図示している実施例とは異なることがある。プログラムコード１０１８を実行することが可能な任意のハードウェアデバイス又はシステムを使用して、種々の実施形態が実装されうる。

【0129】

ゆえに、実施例は、量子コンピューティングのための方法、装置、システム、及びプログラムコードを提供する。一実施例では、量子処理のための方法がある。量子コンピュータ向けのプロセスのためのターゲット量子プログラミング言語は、コンピュータシステムによって識別される。量子コンピュータのコンピュータタイプに基づいて、コンピュータシステムによって、複数のユニバーサルゲートセットから１つのユニバーサルゲートセットが選択され、ある特定の量子コンピュータにとって実行可能な処理は何でも、このユニバーサルゲートセット中のいくつかのゲートを使用して実行されうる。ソース量子プログラミング言語の、プロセスのための命令が、コンピュータシステムによって、量子言語トランスレータのセットのうちの１つのソース量子言語トランスレータに送信され、このソース量子言語トランスレータは、命令を使用してプロセスを実行するよう構成されている量子コンピュータコンポーネントのデジタルモデル表現を出力する。コンピュータシステムによって、量子コンピュータコンポーネントのデジタルモデル表現、及び選択されたユニバーサルゲートセットが、ターゲット量子言語トランスレータに送信され、これにより、このターゲット量子言語トランスレータは、量子コンピュータコンポーネントのデジタルモデル表現、及び量子コンピュータのコンピュータタイプに応じて選択されたユニバーサルゲートセットを使用して、ターゲット量子プログラミング言語の、処理のための命令を出力する。

【0130】

実施例における種々の特徴は、従来技術よりも向上した精度及び整合性を伴って、種々のコンピュータタイプの量子コンピュータでプロセスを実行する能力を提供する。この実施例では、プロセス（量子アルゴリズムに関するものなど）が、デジタルモデル表現にされうる。このデジタルモデル表現は、命令（例えばプログラムコード、又は量子コンピュータの種々のコンピュータタイプ向けの回路配置のためのコード）を自動的に生成するために使用されうる。換言すると、別々のコンピュータタイプは、別々の配置、及び、処理がどのように実行されうるかに関する別々の制約を有しうる。

【0131】

更に、実施例は、プロセスにおけるルーチン、サブルーチン、又は関数の迅速かつ容易な実装を可能にする、スーパーゲートを含む。別の実施例では、デジタルモデル表現のプロセスの表現が、量子コンピュータにおける特定のタイプのハードウェア向けの命令の生成を可能にしうる。この実施例では、プロセスの１つのデジタルモデル表現のために１つのユニバーサルゲートセットが特定されうる。この様態では、実施例において、デジタルモデル表現の変換は、量子言語トランスレータを使用して、特定のタイプの量子コンピュータのためにカスタマイズされうる。

【0132】

種々の例示的な実施形態についての説明は、例示及び説明を目的として提示されており、網羅的であること、又は開示されている形態の実施形態に限定することを、意図するものではない。アクション又は処理を実行するコンポーネントは、種々の実施例によって説明されている。一実施例では、コンポーネントは、説明しているアクションや処理を実行するよう構成されうる。例えば、コンポーネントは、実施例においてコンポーネントにより実行されると説明しているアクション又は処理を実行する能力をこのコンポーネントに提供する、構成又は構造設計を有しうる。更に、「含む（ｎｃｌｕｄｅｓ／ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「有する（ｈａｓ）」、「包含する（ｃｏｎｔａｉｎｓ）」という語、及び これらの変化形が本書で使用される限りにおいて、かかる語は、「備える／含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」という語と同様に、いかなる追加の又はその他の要素も排除しないオープントランジション方式の語として、包括的であることが意図されている。

【0133】

更に本開示は、以下の条項による実施形態を含む。

【0134】

条項１．量子処理システム（２０８）であって、
コンピュータシステム（２１０）と、
コンピュータシステム（２１０）における量子言語トランスレータのセット（２１２）であって、量子プログラミング言語（２２２）の、処理（２２０）のための命令（２１８）を、処理（２２０）を実行するよう構成された量子コンピュータコンポーネント（２２８）のデジタルモデル表現（２２６）に変換すること、及び処理（２２０）を実行するよう構成された量子コンピュータコンポーネント（２２８）のデジタルモデル表現（２２６）を、量子コンピュータ（２０２）で実行される、量子プログラミング言語（２２２）の、処理（２２０）のための命令（２１８）に変換すること、を行うよう設定されており、量子言語トランスレータのセット（２１２）における量子言語トランスレータ（２４４）の各々は、複数の量子プログラミング言語（２２２）のうちのある特定の量子プログラミング言語のためのものである、量子言語トランスレータのセット（２１２）と、
複数のユニバーサルゲートセット（２４６）であって、ある特定の量子コンピュータにとって実行可能な処理は何でも、ユニバーサルゲートセット（２４６）のうちの１つのユニバーサルゲートセット（２４８）中のいくつかのゲート（２５０）を使用して実行されうる、ユニバーサルゲートセット（２４６）と、
コンピュータシステム（２１０）におけるプロセスマネージャ（２１４）であって、
量子言語トランスレータのセット（２１２）のうちの１つのソース量子言語トランスレータ（２４４）に、量子プログラミング言語（２４２）の命令（２１８）を送信することであって、量子言語トランスレータ（２４４）は、量子プログラミング言語（２４２）を処理するよう設定されており、かつ量子コンピュータコンポーネント（２２８）のデジタルモデル表現（２２６）を出力する、命令（２１８）を送信することと、
量子言語トランスレータ（２４４）に量子コンピュータコンポーネント（２２８）のデジタルモデル表現（２２６）を送信することであって、これにより、量子言語トランスレータ（２４４）が、特定の量子コンピュータのコンピュータタイプ（２５２）に応じて選択されたユニバーサルゲートセット（２４８）を使用して、量子プログラミング言語（２４２）の、処理（２２０）のための命令（２１８）を出力する、デジタルモデル表現（２２６）を送信することと、を行うよう設定されている、プロセスマネージャ（２１４）と、を備える、
量子処理システム（２０８）。

【0135】

条項２．プロセスマネージャ２１４が、選択された、複数のユニバーサルゲートセット（２４６）のうちの１つのユニバーサルゲートセット（２４８）を特定するよう設定されており、選択されているユニバーサルゲートセット（２４８）が、ある特定の量子コンピュータに望ましいレベルのパフォーマンスを提供する、条項１に記載の量子処理システム（２０８）。

【0136】

条項３．ユニバーサルゲートセット（２４８）の選択が、命令（２１８）と共に、量子言語トランスレータ（２４４）に送信される、条項１又は２に記載の量子処理システム（２０８）。

【0137】

条項４．ユニバーサルゲートセット（２４６）が、アダマールゲート、位相（Ｓ）ゲート、制御－Ｘ（ＣＮＯＴ）ゲート、及びトフォリゲート；アダマールゲート、位相（Ｓ）ゲート、π／８（Ｔ）ゲート、及び制御－Ｘ（ＣＮＯＴ）ゲート；バレンコゲート（Ｂ）；ドイツゲート（Ｄ＿θ）ゲート；回転ゲート Ｒ＿ｘ（θ），Ｒ＿ｙ（θ）；回転ゲート Ｒ＿ｘ（θ），Ｒ＿ｙ（θ）；又は制御－Ｚ（ＣＺ）ゲート、のうちの少なくとも１つから選択される、条項１から３のいずれか一項に記載の量子処理システム（２０８）。

【0138】

条項５．量子言語トランスレータ（２４４）が、
量子言語トランスレータのセット（２１２）のうちの量子言語トランスレータ（２４４）に送信された、量子プログラミング言語（２４２）の命令（２１８）を受信するよう、かつ、量子コンピュータコンポーネント（２２８）のデジタルモデル表現（２２６）を出力するよう、設定されたトランスレータ入力部（３００）と、
量子言語トランスレータ（２４４）に送信された、量子コンピュータコンポーネント（２２８）のデジタルモデル表現（２２６）を受信するよう、かつ、量子プログラミング言語（２４２）の、処理（２２０）のための命令（２１８）を出力するよう、設定されたトランスレータ出力部（３０２）と、を備える、条項１から４のいずれか一項に記載の量子処理システム（２０８）。

【0139】

条項６．量子処理システム（２０８）であって、
コンピュータシステム（２１０）と、
コンピュータシステム（２１０）における量子言語トランスレータのセット（２１２）であって、量子プログラミング言語（２２２）の、処理（２２０）のための命令（２１８）を、処理（２２０）を実行するよう構成された量子コンピュータコンポーネント（２２８）のデジタルモデル表現（２２６）に変換すること、及び処理（２２０）を実行するよう構成された量子コンピュータコンポーネント（２２８）のデジタルモデル表現（２２６）を、量子コンピュータ（２０２）で実行される、量子プログラミング言語（２２２）の、処理（２２０）のための命令（２１８）に変換すること、を行うよう設定されており、量子言語トランスレータのセット（２１２）における量子言語トランスレータの各々は、複数の量子プログラミング言語（２２２）のうちのある特定の量子プログラミング言語のためのものである、量子言語トランスレータのセット（２１２）と、
コンピュータシステム（２１０）におけるプロセスマネージャ（２１４）であって、
複数の量子プログラミング言語（２２２）のうちの１つの量子プログラミング言語（２４２）の命令（２１８）を受信することと、
量子言語トランスレータのセット（２１２）のうちの１つの量子言語トランスレータ（２４４）に、量子プログラミング言語（２４２）の命令（２１８）を送信することであって、量子言語トランスレータ（２４４）は、量子プログラミング言語（２４２）を処理するよう設定されており、かつ量子コンピュータコンポーネント（２２８）のデジタルモデル表現（２２６）を出力する、命令（２１８）を送信することと、
量子言語トランスレータ（２４４）に量子コンピュータコンポーネント（２２８）のデジタルモデル表現（２２６）を送信することであって、これにより、量子言語トランスレータ（２４４）は、量子プログラミング言語（２４２）の、処理（２２０）のための命令（２１８）を出力する、デジタルモデル表現（２２６）を送信することと、を行うよう設定されている、プロセスマネージャ（２１４）と、を備える、
量子処理システム（２０８）。

【0140】

条項７．
複数のユニバーサルゲートセット（２４６）であって、ある特定の量子コンピュータにとって実行可能な処理は何でも、ユニバーサルゲートセット（２４６）のうちの１つのユニバーサルゲートセット（２４８）中のいくつかのゲート（２５０）を使用して実行されうる、ユニバーサルゲートセット（２４６）を更に備える、条項６に記載の量子処理システム（２０８）。

【0141】

条項８．プロセスマネージャ２１４が、複数のユニバーサルゲートセット（２４６）のうちの１つのユニバーサルゲートセット（２４８）を選択するよう設定されており、選択されたユニバーサルゲートセット（２４８）が、ある特定の量子コンピュータに望ましいレベルのパフォーマンスを提供する、条項７に記載の量子処理システム（２０８）。

【0142】

条項９．選択されたユニバーサルゲートセット（２４８）の識別情報が、命令（２１８）と共に、量子言語トランスレータに送信される、条項８に記載の量子処理システム（２０８）。

【0143】

条項１０．ユニバーサルゲートセット（２４６）が、アダマールゲート、位相（Ｓ）ゲート、制御－Ｘ（ＣＮＯＴ）ゲート、及びトフォリゲート；アダマールゲート、位相（Ｓ）ゲート、π／８（Ｔ）ゲート、及び制御－Ｘ（ＣＮＯＴ）ゲート；バレンコゲート（Ｂ）；ドイツゲート（Ｄ＿θ）ゲート；回転ゲート Ｒ＿ｘ（θ），Ｒ＿ｙ（θ）；回転ゲート Ｒ＿ｘ（θ），Ｒ＿ｙ（θ）；又は制御－Ｚ（ＣＺ）ゲート、のうちの少なくとも１つから選択される、条項７に記載の量子処理システム（２０８）。

【0144】

条項１１．プロセスマネージャ（２１４）は、処理（２２０）を実行するよう構成された量子コンピュータコンポーネント（２２８）のデジタルモデル表現（２２６）の処理をシミュレートするよう設定される、条項６から１０のいずれか一項に記載の量子処理システム（２０８）。

【0145】

条項１２．量子言語トランスレータ（２４４）が、
量子言語トランスレータのセット（２１２）のうちの１つの量子言語トランスレータ（２４４）に送信された、量子プログラミング言語（２４２）の命令（２１８）を受信するよう、かつ、量子コンピュータコンポーネント（２２８）のデジタルモデル表現（２２６）を出力するよう、設定されたトランスレータ入力部（３００）と、
量子言語トランスレータ（２４４）に送信された、量子コンピュータコンポーネント（２２８）のデジタルモデル表現（２２６）を受信するよう、かつ、量子プログラミング言語の、処理（２２０）のための命令（２１８）を出力するよう、設定されたトランスレータ出力部（３０２）と、を備える、条項６から１１のいずれか一項に記載の量子処理システム（２０８）。

【0146】

条項１３．量子コンピュータコンポーネント（２２８）がゲート（２５０）を含む、条項６から１２のいずれか一項に記載の量子処理システム（２０８）。

【0147】

条項１４．量子コンピュータコンポーネント（２２８）が、量子ビットモデル（４０２）、メモリモデル（４０４）、メモリステート（４０６）、又は量子プログラミング（４０８）、のうちの少なくとも１つを更に含む、条項１３に記載の量子処理システム（２０８）。

【0148】

条項１５．ゲート（２５０）がいくつかのスーパーゲート（４１４）を含む、条項１３に記載の量子処理システム（２０８）。

【0149】

条項１６．量子コンピュータが、超伝導量子コンピュータとイオントラップ量子コンピュータの一方から選択される、条項６から１５のいずれか一項に記載の量子処理システム（２０８）。

【0150】

条項１７．命令（２１８）が、アプリケーション、プログラム、及びサブルーチンのうちの１つのためのものである、条項６から１６のいずれか一項に記載の量子処理システム（２０８）。

【0151】

条項１８．量子処理のための方法であって、
コンピュータシステム（２１０）によって、量子コンピュータ向けのプロセス（２０４）のためのターゲット量子プログラミング言語を識別すること（６００）と、
コンピュータシステム（２１０）によって、量子コンピュータのコンピュータタイプ（２５２）に基づいて、複数のユニバーサルゲートセット（２４６）から１つのユニバーサルゲートセット（２４８）を選択すること（６０２）であって、ある特定の量子コンピュータにとって実行可能な処理は何でも、ユニバーサルゲートセット（２４８）中のいくつかのゲートを使用して実行されうる、ユニバーサルゲートセット（２４８）を選択すること（６０２）と、
コンピュータシステム（２１０）によって、量子言語トランスレータのセット（２１２）のうちの１つのソース量子言語トランスレータに、ソース量子プログラミング言語の、プロセス（２０４）のための命令（２１８）を送信すること（６０４）であって、このソース量子言語トランスレータが、命令（２１８）を使用してプロセス（２０４）を実行するよう構成されている量子コンピュータコンポーネント（２２８）のデジタルモデル表現（２２６）を出力する、命令（２１８）を送信すること（６０４）と、
コンピュータシステム（２１０）によって、ターゲット量子言語トランスレータに、量子コンピュータコンポーネント（２２８）のデジタルモデル表現（２２６）、及び選択されたユニバーサルゲートセット（２４８）を送信すること（６０６）であって、これにより、量子言語トランスレータは、量子コンピュータコンポーネント（２２８）のデジタルモデル表現（２２６）、及び量子コンピュータのコンピュータタイプ（２５２）に応じて選択されたユニバーサルゲートセット（２４８）を使用して、ターゲット量子プログラミング言語の、プロセス（２０４）のための処理（２２０）のための命令（２１８）を出力する、送信すること（６０６）と、を含む、
方法。

【0152】

条項１９．量子コンピュータのコンピュータタイプ（２５２）に基づいて、複数のユニバーサルゲートセット（２４６）から１つのユニバーサルゲートセット（２４８）を選択することが、
コンピュータシステム（２１０）によって、量子コンピュータのコンピュータタイプ（２５２）に望ましいレベルのパフォーマンスを提供する、複数のユニバーサルゲートセット（２４６）のうちの１つのユニバーサルゲートセット（２４８）を選択することを含む、条項１８に記載の方法。

【0153】

条項２０．ユニバーサルゲートセット（２４６）が、アダマールゲート、位相（Ｓ）ゲート、制御－Ｘ（ＣＮＯＴ）ゲート、及びトフォリゲート；アダマールゲート、位相（Ｓ）ゲート、π／８（Ｔ）ゲート、及び制御－Ｘ（ＣＮＯＴ）ゲート；バレンコゲート（Ｂ）；ドイツゲート（Ｄ＿θ）ゲート；回転ゲート Ｒ＿ｘ（θ），Ｒ＿ｙ（θ）；回転ゲート Ｒ＿ｘ（θ），Ｒ＿ｙ（θ）；又は制御－Ｚ（ＣＺ）ゲート、のうちの少なくとも１つから選択される、条項１８又は１９に記載の方法。

【0154】

条項２１．
コンピュータシステム（２１０）によって、量子コンピュータで、ターゲット量子プログラミング言語の命令（２１８）を実行することを更に含む、条項１８から２０のいずれか一項に記載の方法。

【0155】

条項２２．量子言語トランスレータ（２４４）が、
量子言語トランスレータのセット（２１２）のうちの量子言語トランスレータ（２４４）に送信された、量子プログラミング言語（２４２）の命令（２１８）を受信するよう、かつ、量子コンピュータコンポーネント（２２８）のデジタルモデル表現（２２６）を出力するよう、設定されたトランスレータ入力部（３００）と、
量子言語トランスレータ（２４４）に送信された、量子コンピュータコンポーネント（２２８）のデジタルモデル表現（２２６）を受信するよう、かつ、量子プログラミング言語（２４２）の、処理（２２０）のための命令（２１８）を出力するよう、設定されたトランスレータ出力部（３０２）と、を備える、条項１８から２１のいずれか一項に記載の方法。

【0156】

条項２３．量子コンピュータコンポーネント（２２８）がゲート（２５０）を含む、条項１８から２２のいずれか一項に記載の方法。

【0157】

条項２４．量子コンピュータコンポーネント（２２８）が、量子ビットモデル（４０２）、メモリモデル（４０４）、メモリステート（４０６）、又は量子プログラミング（４０８）、のうちの少なくとも１つを更に含む、条項２３に記載の方法。

【0158】

条項２５．ゲート（２５０）がいくつかのスーパーゲート（４１４）を含む、条項２３に記載の方法。

【0159】

条項２６．量子コンピュータが、超伝導量子コンピュータとイオントラップ量子コンピュータの一方から選択される、条項１８から２５のいずれか一項に記載の方法。

【0160】

条項２７．命令（２１８）が、アプリケーション、プログラム、及びサブルーチンのうちの１つのためのものである、条項１８から２６のいずれか一項に記載の方法。

【0161】

条項２８．量子処理のためのコンピュータプログラム製品（１０２２）であって、
コンピュータ－可読記憶媒体（１０２４）と、
コンピュータシステム（２１０）に、量子コンピュータ向けのプロセス（２０４）のためのターゲット量子プログラミング言語を識別させるよう、コンピュータシステム（２１０）によって実行可能な、コンピュータ－可読記憶媒体に記憶された第１プログラムコードと、
コンピュータシステム（２１０）に、量子コンピュータのコンピュータタイプ（２５２）に基づいて、複数のユニバーサルゲートセット（２４６）から１つのユニバーサルゲートセット（２４８）を選択させるよう、コンピュータシステム（２１０）によって実行可能な、コンピュータ－可読記憶媒体（１０２４）に記憶された第２プログラムコードであって、ある特定の量子コンピュータにとって実行可能な処理は何でも、ユニバーサルゲートセット（２４８）中のいくつかのゲートを使用して実行されうる、第２プログラムコードと、
コンピュータシステム（２１０）に、ソース量子プログラミング言語の、プロセス（２０４）のための命令（２１８）を、量子言語トランスレータのセット（２１２）のうちの１つのソース量子言語トランスレータに送信させるよう、コンピュータシステム（２１０）によって実行可能な、コンピュータ－可読記憶媒体（１０２４）に記憶された第３プログラムコードであって、このソース量子言語トランスレータが、命令（２１８）を使用してプロセス（２０４）を実行するよう構成されている量子コンピュータコンポーネント（２２８）のデジタルモデル表現（２２６）を出力する、第３プログラムコードと、
コンピュータシステム（２１０）に、量子コンピュータコンポーネント（２２８）のデジタルモデル表現（２２６）、及び選択されたユニバーサルゲートセット（２４８）を、ターゲット量子言語トランスレータに送信させることであって、これにより、ターゲット量子言語トランスレータ（２４４）が、量子コンピュータコンポーネント（２２８）のデジタルモデル表現（２２６）、及び量子コンピュータのコンピュータタイプ（２５２）に応じて選択されたユニバーサルゲートセット（２４８）を使用して、ターゲット量子プログラミング言語の、プロセス（２０４）のための処理（２２０）のための命令（２１８）を出力する、送信させることを実行させるよう、コンピュータシステム（２１０）によって実行可能な、コンピュータ－可読記憶媒体（１０２４）に記憶された第４プログラムコードと、を備える
コンピュータプログラム製品（１０２２）。

【0162】

条項２９．第２プログラムコードが、
コンピュータシステム（２１０）に、量子コンピュータのコンピュータタイプ（２５２）に望ましいレベルのパフォーマンスを提供する、複数のユニバーサルゲートセット（２４６）のうちの１つのユニバーサルゲートセット（２４８）を選択させるよう、コンピュータシステム（２１０）によって実行可能な、コンピュータ可読記憶媒体（１０２４）に記憶されたプログラムコードを含む、条項２８に記載のコンピュータプログラム製品（１０２２）。

【0163】

条項３０．ユニバーサルゲートセット（２４６）が、アダマールゲート、位相（Ｓ）ゲート、制御－Ｘ（ＣＮＯＴ）ゲート、及びトフォリゲート；アダマールゲート、位相（Ｓ）ゲート、π／８（Ｔ）ゲート、及び制御－Ｘ（ＣＮＯＴ）ゲート；バレンコゲート（Ｂ）；ドイツゲート（Ｄ＿θ）ゲート；回転ゲート Ｒ＿ｘ（θ），Ｒ＿ｙ（θ）；回転ゲート Ｒ＿ｘ（θ），Ｒ＿ｙ（θ）；又は制御－Ｚ（ＣＺ）ゲート、のうちの少なくとも１つから選択される、条項２８又は２９に記載のコンピュータプログラム製品（１０２２）。

【0164】

当業者には、多くの修正例及び変形例が自明となろう。更に、種々の例示的な実施形態によって、他の望ましい実施形態とは異なる特徴が提供されうる。選択された一又は複数の実施形態は、実施形態の原理、実際の応用を最もよく説明するように、かつ、他の当業者が、様々な実施形態の開示内容と共に想定される特定の用途に適した様々な修正について理解しうるように、選択され、説明されている。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】