Upgrade to Pro — share decks privately, control downloads, hide ads and more …

量子コンピューター超入門ハンズオン 2020/04/24

 量子コンピューター超入門ハンズオン 2020/04/24

Ayumu-walker

April 24, 2020
Tweet

More Decks by Ayumu-walker

Other Decks in Technology

Transcript

  1. 5 量子コンピューターを使うモチベーション • 現在のスパコンを含むコンピューターではサイズが大きくになるにつれて解くのに必要なステップ が“爆発的に”大きくなる問題を、“高速”に解くことができる問題が存在する可能性が示唆されてい る • 例:素因数分解(RSA暗号、楕円曲線暗号など) • 現在近い将来で期待されている応用

    • 量子化学計算 → 創薬、新材料の開発 • 量子機械学習 → AI開発 • ただし、量子コンピューターが全ての計算を高速化するものではなく、特定の問題に対して高速化 可能な量子アルゴリズムが適用できる場合に限られることに注意
  2. 7 古典コンピューターと量子コンピューターの比較 • 古典コンピューター(普通のコンピューター)と量子コンピューターの決定的な違いは、計算中の データの持ち方が異なる • データはビット(0と1の2値を取るデータの最小単位)で表現される • 例えば、int型で100=01100100(2進数)と表現され、コンピューターの中で利用される •

    古典ビットは、一時点でデータが確定した状態を取る • 量子ビットは、計算途中では、出現しうる全てのデータの出現する可能性の重ね合わせで表現される 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 or 古典ビット 量子ビット 1 1 1 1 1 and 古典コンピューターでのデータの持ち方 量子コンピューターでのデータの持ち方
  3. 8 重ね合わせの原理と測定 |量子ビットの状態> = | > +| > |0 >

    |1 > ||2の確率で ||2の確率で 上向き(状態が0)でもあり 下向き(状態が1)でもある 観測すると・・・ • 測定とは計算した量子ビットの値が0と1のどちらになるかを読み出す処理であり、計算結果を確定 させることを意味する • 重ね合わせの原理によって、異なる状態(例えば、ビットの値が0と1)が測定した時にそれぞれ確 率的に出現する状態を作れる • 0か1の古典ビットと同じ形の値のどちらかが測定される • どれくらいの確率で測定されるかは、確率振幅から計算できる(以下の、αとβが確率振幅) • 確率振幅から確率を求めるには、絶対値の2乗を計算する必要がある
  4. 11 ハンズオンの進め方 • ハンズオンは、Jupyter Notebookに記述されたコンテンツを利用します。 • https://github.com/quantum-tokyo/qiskit-handsonにアクセスしてください。 • コンテンツをダウンロードしてください。 •

    実行環境はローカルPCか、IBM Q Experienceのどちらかを利用できます。 • コンテンツは自習可能な教材となっており、説明を読む→問題を解く→回答を確認するという流れ で進められます。 • 先に進められる方は、ご自身のペースで読み進めながら、ハンズオンを進めていただいて構いませ ん。 • ペースメーキングのために、適宜内容の解説をします。