量子コンピュータの初学者対象セミナー

本セミナーは量子力学、量子コンピュータの初学者を対象として, 量子コンピュータの基礎理論を理解することを目的とし, テキスト「みんなの量子コンピュータ」を一緒に読み進めていきます. 基本的にはテキストの内容を解説,および参加者との対話で進めたいと思います.

本セミナーを受講することで、量子ビットや量子もつれがどのように作られるか, 量子もつれの考え方が量子テレポーションや量子アルゴリズムなどにどのように利用されるなど量子コンピューティングの基本にある考えが明確に理解できます.

また, 量子コンピュータが古典コンピュータ(チューリングマシン)を包含し量子計算(量子ビット)が古典計算（古典ビット)より本質的であることを理解できます.

量子コンピュータの基本原理を学ぶ

最近量子コンピュータに関する話題をよく耳にするようになりました. 現在のいわゆるチューリングマシンは半導体素子の微細化と高集積によって高速演算や大規模記憶容量を実現し発展してきました. しかし微細化の物理的な限界により現状のコンピュータの能力の限界が見えてきました. それに対して,一部実現されつつある量子コンピュータの高度な演算処理能力に未来のコンピュータとしての期待が寄せられるようになってきたからです.

量子コンピュータ (広くは量子情報理論) は量子力学的な系(量子系)を利用する情報科学です. 20世紀始めの四半世紀の間に,ミクロの世界に関する私たちの理解は根本的な変化を遂げました. そしてこのミクロの世界の物理を記述する理論として量子論が誕生しました.

ミクロの世界では日常のスケールでは経験しないような不思議な現象が起きています.  例えば昨年のノーベル物理学賞の受賞対象となった量子もつれは, 当初から量子力学の根幹にかかわる問題と認識されていました. これは量子系の持つ特徴であることが実験的に確認されると, 基礎的な研究対象から実用的な対象へと,パラダイムシフトを起こしました. そして量子コンピューティングでは量子論のアイデアの「重ね合わせ」,「量子もつれ」,「物理操作(測定)」を計算の全く新しい考えとして取り入れ, これらを駆使した量子回路を構成することで様々な情報処理を行うことを可能にしました.

さて量子コンピュータは量子効果を利用するため,量子論の基本概念を理解していることが不可欠です. 幸いにもこの基礎的部分に関しては比較的簡単な線形代数で記述されます.これをもとに新しい概念が量子計算においてどのように使われるかが理解できます.

そして量子コンピュータの基本的な動作原理を理解することで,自然が(素朴)実在論的な世界ではなく真に量子論的な世界であることが実感できると考えられます.