量子コンピューティング基礎講座

生活の中で使われているあらゆるコンピューターは、デジタルデータを使った計算を行っています。その中で使われているものが電子回路ですね。これは電磁気学と古典力学に基づいて動作します。量子コンピューティングとは、これら従来の古典コンピューターの中ではあまり現れてこない「量子力学」というものの性質を積極的に活用して計算をする手法です。量子コンピューターは、古典コンピューターで非常に長時間を要する計算を一瞬にして済ませるほどの大きな潜在能力があるといわれており、最近特に注目されています。

 

ここでは、その量子コンピューティングの中でも「量子ゲート方式」とよばれる量子コンピューティングについて解説していきましょう。

 

前提となる知識:線形代数、関数解析学、量子力学

想定される対象:大学3回生以上、大学院生、社会人

 

大学低回生や高校生の方は、先に「量子コンピューティングのための準備講座」で必要最小限の数学と量子力学について把握されることをお勧めします。

 

動画を順番に沿って一括して再生するには、下記リンクのYouTubeチャネルから再生リスト「量子コンピューティング基礎講座」を再生してください:

また、この動画の内容を「読むテキスト」としてnote記事にて順次公開しているので、動画と併せて活用ください:

個別の動画は下記からご覧になることもできます。

量子コンピューティングとは?


量子コンピューターの方式

状態ベクトル

波動関数と規格化


時間発展の演算子

量子での測定

オブザーバブルの演算子


エルミート演算子の固有状態

測定値の確率

測定が量子状態に与える影響


量子状態のグローバルフェーズ

量子ビットとは?

量子ビットを数式で


ブロッホ球とは

量子回路とは?

量子ゲートを2x2行列で表す


量子ビットと演算子の様々な表現方法

演算子を基底状態で表現する

Zゲートとは?


Xゲートとは?

Yゲートとは?

Hゲートとは?


その他さまざまな量子ゲート

複数の単一量子ビットゲートの置換え

パウリゲートによる量子ゲートの分解


複数量子ビットの状態ベクトル

複数量子ビットの固有状態の様々な表現方法

エンタングルメント(量子もつれ)とは?


複数量子ビットのユニタリー演算子

制御タイプの2量子ビットゲート

代表的な制御タイプ2量子ビットゲート


位相キックバックとは?

2量子ビットゲートの置換え

Swapゲート


代表的な3量子ビットゲート


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