量子コンピュータ演習

ガイダンス・第１章（の主要部、以下省略）：量子コンピュータとは何か、歴史や古典コンピュータとの対比を通じて知る。

第２章　線形代数の復習：量子コンピュータで必要になる線形代数の知識を復習する。特に量子コンピュータの基礎になるユニタリ行列やブラケット記法を修得する。

第３章　量子状態、ゲート、測定：量子コンピュータの基本ルールである「量子状態」「量子ゲート」「量子測定」について習熟する。

第４章　ゲートの行列表現：代表的な１量子ビットゲートである「アダマールゲート」「Xゲート」「Zゲート」を行列で表し理解する。

第５章　量子もつれなど：２量子ビットの状態の記述と量子もつれについて計算できるようになる。

第６章　CNOTゲートなど：２量子ビットゲートの代表であるCNOTゲートやSWAPゲートを学ぶ

第７章前半　環境構築、動作確認：IBM Quantum LabとQiskitを使ってテストプログラムを実行できるようになる。

第７章後半　様々な実装：簡単な量子回路を構築し、測定を行い、結果を可視化できるようになる。

第８章　一般化と基本３ビットゲート：３量子ビット以上の一般化をテンソル積を用いて記述できるようになる。

第９章　重要なアルゴリズムを学び実装する：量子テレポーテーションを例に取り、その理論を学んだあと実際に量子プログラムとして実装・実行する。

第11章　古典を凌駕する応用１：古典コンピュータより高速と考えられているドイッチュのアルゴリズムを学び、実装・実行する。

第12章　古典を凌駕する応用２：古典コンピュータより高速と考えられている探索アルゴリズムを理解、実装・実行する。

付録　本物の量子コンピュータにアクセス：量子コンピュータ実機 IBM Quantum を用いてこれまでのプログラムを実行する。

第10章　実機のエラーとの格闘：量子誤り訂正理論の基礎と必要性について概観する。

授業の内容と最新の話題の橋渡し：これまでの授業の内容を振り返り、研究の最前線での研究テーマとの橋渡しを行う。