【シリーズ】量子コンピュータの世界

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量子コンピューティングについての記事をシリーズで投稿しています。

以下のリンクメニューより、気になったタイトルからつまみ読みするもよし、第1回から体系的に読むもよしといった感じで進めて頂ければ幸いです。

量子コンピューティング入門:基礎知識・戦略編

  1. 量子コンピューティングの最小単位:量子ビット (Qubit) の正体
  2. 覇権を争う「ハードウェア流派」の全貌
  3. アインシュタインが築き、時代が求めた夢の計算機:量子コンピューティングの歴史
  4. グローバル競争での日本の勝機 「国家戦略と量子技術ロードマップ」
  5. 量子コンピューティングが変えるビジネスと未来

量子プログラミング【入門編】

量子プログラミングシリーズ【入門編】では、次のような内容が主眼となります。

  • 量子プログラミングに触れること
  • 実機への接続とジョブ送信を体験すること

最初の4回はローカル環境での開発(エディタにVS CodeとQiskitを使用)を扱い、第5回と第6回記事はqBraid製のクラウドサービスを介してIBMの量子コンピュータ実機に接続するプログラムを扱います。
なお、プログラミング言語は Python を使用しています。

理論の理解や、記憶の定着を優先したい方は、【総復習】の2記事から始められると効果的です。

  1. VS CodeとQiskitで始める量子プログラミング ~「量子の海」にダイヴする最初の準備
  2. 量子ゲートと回路図の読み方
  3. 重ね合わせの「不確実性」:ノイズを体験する量子測定の実践
  4. アインシュタインも驚いた現象:「量子もつれ」をプログラムする
  5. 量子回転ゲートを使いこなす① Rzによる位相操作・干渉制御
  6. 量子回転ゲートを使いこなす② Ryによる状態準備とY軸回転
  7. 量子回転ゲートを使いこなす③ Rxによる回転軸の掌握
  8. 【単一量子ビット操作の究極形】U3ゲートによる三次元回転の完全統合
  9. 自作プログラムで量子コンピュータ (IBMの実機) を動かしてみる
  10. IBM量子コンピュータで実装するベル状態:HゲートとCNOTゲート
  11. 【総復習】理論の理解と、繰り返し実装による記憶の定着のために

量子プログラミング【実践編】

量子コンピューティングは、未完成の分野です。
実用化にはまだ多くの障壁があり、クリアしなければならない課題が山積みです。
しかし、量子の世界は本当に神秘的で夢があり、ライフワークとして本気で取り組む価値があります。

量子プログラミング【実践編】では、基本的なアルゴリズムを実装してみるだけでなく、現状ではクリア困難な障壁にも果敢にチャレンジしていこうと考えています。

そのため、期待通りの結果にならないこともあるでしょう。
ですが、失敗もまた大切な学びです。否、成功以上の学びなのかもしれません。

  1. 極小単位での量子優位性を体験しよう – ドイッチュ・ジョサのアルゴリズムをQiskitで実装
  2. 量子検索の力!グローバーのアルゴリズム【前編:原理と回路図設計】
  3. 量子検索の力!グローバーのアルゴリズム【後編:Qiskit実装と検証】
  4. 量子誤り軽減の第一歩「リードアウトエラー緩和」への挑戦

量子力学・情報科学【リファレンス編】

用語や文法・ルールをリファレンス形式でまとめている記事シリーズです。
体系的な学習や、辞書としてご活用いただくことができます。

  1. 量子状態のブラケット記法:完全リファレンス
  2. 量子ゲートの操作と行列:完全リファレンス

量子力学 入門

量子力学の基礎を扱うシリーズです。量子情報科学に分類される内容も含まれますが、「量子力学入門」シリーズとしてナンバリングしています。

  1. 量子力学入門①:量子論の幕開けとプランク定数 h
  2. 量子力学入門②:原子の謎と不確定性原理
  3. 量子力学入門③:解釈論争と猫のパラドックス
  4. 量子力学入門④:量子情報とユニタリ性の役割

量子力学を理解するための前提知識

量子プログラミングを理論から理解するためには、その土台となる前提知識が必要です。
ここでは、その中から、量子プログラミングを設計・実装していく上で必要となる知識に特化し、大人になると忘れてしまいやすい単元を抜き出しています。

集合論

集合論入門シリーズ

  1. 【完全保存版】集合論で頻出する主要な記号一覧
  2. 現代数学の共通言語「集合」入門 1:厳密な表記法の基礎
  3. 【集合論入門 2】「中身」か「箱」か:集合論の二大記号を徹底比較
  4. 【集合論入門 3】数学的構造を構築する:和集合、共通部分、補集合の定義と性質

集合論応用シリーズ

  1. 【集合論応用 1】直積集合と写像:数学における「関数」の定義
  2. 【集合論応用 2】「数える」を超えて:無限集合の濃度(サイズ)理論
  3. 【集合論応用 3】トポロジーへの扉:位相空間と開集合系の定義

中学・高校の数学

  1. 大人の学び直し数学①:展開
  2. 大人の学び直し数学②:平方完成
  3. 大人の学び直し数学③:三角比の基礎
  4. 大人の学び直し数学④:三角関数からオイラーの公式まで
  5. 大人の学び直し数学⑤:虚数 i と複素数

高等数学の難関「微分・積分」

  1. 微分をゼロ以前のマイナス(前提)から徹底的に学ぶ
  2. 微分からのステップで積分を完璧にマスターする

量子プログラミングに必要な大学以降の数学

  1. 大人の学び直し数学⑥:オイラーの公式が「回転」を生む仕組み
  2. 大人の学び直し数学⑦:量子ゲート理解の最重要知識「行列」の基礎
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