第一列
本計畫為理論研究計畫，將致力於量子計算機科學的理論發展。本計畫集合台灣在量子計算機科學各領域的研究者，並預計基於各自專長廣泛研究量子計算機科學中的理論問題。本計畫主要研究方向為下列四個子領域：理論量子密碼學、後量子密碼學、量子程式語言、量子態斷層掃描(Quantum State Tomography)理論。
本計畫成員已在這些主題上有長期合作且有相關成果。我們相信本合作計畫能深化成員間的合作，並有助於我們在這些領域獲得重要研究成果。在研究目標之外，本計畫亦預計投注心力於培育台灣次世代的理論量子電腦科學研究者。
本計畫屬理論研究計畫，將著重於量子計算機上四個重要領域的理論發展。這四個領域雖不同但互有關連。本計畫成員在這些主題上有長期合作且有相關成果。
-
共同主持人
-
楊柏因（中央研究院資訊科學研究所）
-
陳郁方（中央研究院資訊科學研究所）
-
林瀚仚（國立清華大學資訊工程學系（所））
基於自動機的量子電路驗證與錯誤檢測框架
- 此技術欲解決問題：
本技術旨在透過分析量子電路輸入和輸出量子態集合之間的關係，來檢測量子電路中的錯誤。 - 重要性/突破性：
此研究技術利用樹狀自動機來緊湊地表示量子態集合，並避免浮點數計算的不準確性，大幅提高了量子電路驗證的準確性和效率。 - 與計畫未來研發方向的關聯性：
本技術將量子程序驗證與自動機理論相結合，為未來在量子計算領域中利用自動機理論進行驗證和錯誤檢測開闢了新的可能性。
我們的方法自動檢查量子電路對量子狀態集合的正確性，這些量子狀態由樹自動機表示，最終輸出目標量子狀態集合。
出處：Yu-Fang Chen, Kai-Min Chung, Ondřej Lengál, Jyun-Ao Lin, Wei-Lun Tsai, Di-De Yen, "An Automata-based Framework for Verification and Bug Hunting in Quantum Circuits," The 44th ACM SIGPLAN Conference on Programming Language Design and Implementation (PLDI 2023), June 2023. https://doi.org/10.48550/arXiv.2301.07747
哈密頓量子模擬的一般平行快進不可能性
- 此技術欲解決問題：
本研究探討能否利用平行計算實現哈密頓量子模擬的快速前進，特別是對於時間獨立和稀疏的哈密頓量子系統。 - 重要性/突破性：
我們證明了在多種設定下，哈密頓量子模擬無法通過低深度電路進行快速前進，揭示了平行計算在此領域的限制。 - 與計畫未來研發方向的關聯性：
此研究結果強調了在設計高效量子算法時需考慮的基本限制，對未來量子計算研究和實際應用具有重要指導意義。
此圖顯示了物理系統中無法通過平行計算來實現哈密頓量子模擬快進的概念。
出處：Nai-Hui Chia, Kai-Min Chung, Yao-Ching Hsieh, Han-Hsuan Lin, Yao-Ting Lin, Yu-Ching Shen, "On the Impossibility of General Parallel Fast-forwarding of Hamiltonian Simulation," The 38nd Annual IEEE Conference on Computational Complexity (CCC 2023), July 2023. https://doi.org/10.4230/LIPIcs.CCC.2023.33