量子コンピューティング ―基本アルゴリズムから量子機械学習まで―

前表紙
株式会社 オーム社, 2020/11/09 - 304 ページ

これから必ずくる量子コンピューティングの時代に備えるためのバイブル

本書は、IT分野のプログラマやエンジニアを主な読者対象として、その方々にとって特に重要な量子コンピューティングの基礎をわかりやすく解説した書籍です。

量子コンピュータについては、多くの人がクラウド越しで実物に触れられるようになった今でも、物理の専門書から学ぶか、チュートリアルやハンズオンのウェブ記事を読んで勉強するかしかありません。これから量子の力をフル活用できる人や、量子情報の考え方を利用してコンピュータサイエンスをよくしていく人材が必要になるというのに、入門書と専門書の間には大きな隔たりがあります。

本書はこれから必ずくる量子コンピュータの時代で活躍されるであろうIT分野のプログラマやエンジニアの皆様にとって、特に知っておくべき概念をできる限り網羅しています。量子コンピュータの背景、その原理や応用についても高校数学で学んだ内容を起点に数式も示しつつ、しっかりと解説しています。


このような方におすすめ

システムエンジニアリング、情報工学の若手技術者・研究者

情報工学系の大学院生


主要目次

第1章 なぜ量子コンピュータ?

第2章 量子コンピュータの基本

第3章 量子計算の基本パッケージ

第4章 量子アルゴリズム

第5章 NISQ量子アルゴリズム

第6章 量子コンピュータのエラー訂正

第7章 量子コンピュータのプログラミング

第8章 量子コンピュータのアーキテクチャ

第9章 量子コンピューティングでひらく未来

 

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目次

452 量子コンピュータ版の複雑性クラス
139
453 量子コンピュータのほうが速いことを証明するには?
141
第5章 NISQ量子アルゴリズム
143
51 エネルギー最小化問題として解く
144
512 QAOAと組合せ最適化
148
513 組合せ最適化問題のハミルトニアン
152
52 時間発展シミュレーションをバイパスする
155
53 パラメータ付き量子回路による機械学習
158

21 量子ビットとは?
10
212 量子ビットの不思議な性質
12
22 量子ゲートで計算する
15
222 2量子ビットゲート
18
23 量子回路を書いてみよう
23
232 量子コンピュータ版NANDゲートToffoli ゲート
26
233 量子コンピュータ版足し算回路
27
234 量子コンピュータ版算術論理演算
29
235 万能量子計算
30
24 コピーとテレポーテーション
32
242 量子データはコピーできない?
34
244 量子ゲート操作を転送する
37
25 補助量子ビットと逆演算
39
26 量子コンピュータにデータを入力する
41
262 アナログ入力振幅エンコーディング
42
263 量子ゲートにデータを埋め込む
44
27 量子コンピュータのデータ前処理
45
272 QRAMを使った振幅エンコーディング
47
273 データ木構造を使った振幅エンコーディング
49
28 もっと一般の量子状態を扱うには
51
第3章量子計算の基本パッケージ
53
31 量子計算の基本戦略
54
32 行列の固有値推定アダマールテスト
58
33 内積の計算スワップテスト
60
34 位相を上手に使う
64
342 行列の固有値推定量子位相推定
67
35 振幅を上手に使う
70
36 量子力学をシミュレーションする
73
362 変分法で最適化問題に帰着して解く
75
37 データ行列を扱う
77
第4章量子アルゴリズム
79
41 素因数分解ショアのアルゴリズム
80
412 量子位数発見サブルーチン
83
21の素因数分解
86
42 量子化学計算
89
422 近似精度を上げる
94
423 量子位相推定サブルーチンと FullCI 計算
97
424 量子化学計算の前処理
99
425 量子回路を構築する
103
水素分子
107
43 探索と最適化
109
432 グローバーの検索アルゴリズム
110
充足可能性問題
114
44 量子コンピュータと機械学習
117
442 量子コンピュータで逆行列を高速に求める
121
443 さまざまな量子機械学習アルゴリズム
123
444 量子線形回帰
124
445 量子サポートベクタマシン
128
446 量子主成分分析
132
45 計算複雑性理論と量子アルゴリズム
137
532 いろいろなパラメータ付き量子回路モデル
162
533 量子コンピュータ向きの機械学習タスクは?
164
534 勾配を計算する
167
第6章量子コンピュータのエラー訂正
169
61 符号化と論理ビット
170
62 パリティチェックでエラーを見つける
171
63 ビット位相反転の両方に対応するショアの符号
174
64 量子誤り訂正符号の標準的な作り方
176
642 スタビライザ符号による量子誤り訂正
179
643 クリフォード群と万能量子計算
182
644 魔法状態とは?
184
65 トポロジカル符号は奇妙なアイディア?
186
652 5 量子ビットの表面符号
187
653 誤り耐性を大きくするには?
190
654 しきい値定理と誤り耐性量子計算
193
66 論理ゲート操作を作ろう
194
第7章量子コンピュータのプログラミング
199
71 抽象化レイヤで整理する
200
72 古典に学ぶ量子プログラミング
202
722 ハードウェアとソフトウェアをつなぐ
204
723 量子コンピュータ量子アクセラレータ?
205
73 量子プログラミング言語
208
732 命令型量子プログラミング言語
210
733 関数型量子プログラミング言語
212
74 量子コンパイラ
216
742 静的コンパイル
217
743 動的コンパイル
219
744 ゲート分解量子回路最適化
220
745 量子プログラムをデバッグするには
224
75 量子ソフトウェア開発基盤
226
第8章量子コンピュータのアーキテクチャ
231
81 量子コンピュータ実現技術が満たすべき基準
232
82 量子ビット量子ゲートを実現する技術
235
83 マイクロアーキテクチャ
239
832 古典をもって量子を制する ?
240
833 量子誤り訂正がマイクロアーキテクチャを決める
241
84 大規模システムの構築に向けて
244
842 システムアーキテクチャ
246
第9章量子コンピューティングでひらく未来
247
91 今後の技術発展をウォッチする
248
912 量子コンピュータのベンチマーク
251
913 量子版ムーアの法則
255
92 量子コンピュータサイエンス ?
258
93 量子コンピュータ実現までのマイルストーン
261
94 量子インターネット
263
95 量子前提社会に向けて
265
参考文献
268
索引
284
奥付
291
著作権

多く使われている語句

著者について (2020)

嶋 田 義 皓(しまだ よしあき)

博士(工学、公共政策分析)

2008 年 東京大学大学院工学系研究科物理工学専攻博士課程修了 博士(工学)

2008 年 日本科学未来館 科学コミュニケーター

2012 年 科学技術振興機構 戦略研究推進部 主査

2017 年 科学技術振興機構 研究開発戦略センター フェロー

2018 年 政策研究大学院大学 科学技術イノベーション政策プログラム博士課程修了

博士(公共政策分析)

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