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hiroki8080
January 19, 2017
Programming
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オンラインワークショップ資料
量子コンピュータもどきをつくろう第2回の資料です。
hiroki8080
January 19, 2017
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Transcript
オンライン ワークショップ テーマ:量子コンピュータもどきをつくろう(その2)
目次 基礎情報③ 量子挙動の実装方法検討 量子挙動の実装方法検討②
基礎情報③ 量子・・・ 物質量における最小の単位。(つまりとても小さなエネルギーや物質のこと。量子 というものがあるわけではない。) 波のように振る舞うこともあれば、粒のように振る舞うこともある。(前回出てきた 二つの状態) (シュレーディンガー方程式により、その振る舞いの確率が決まるらしい) ↓例えばこういうことらしい 量子 スリット
飛ばす 互いが干渉 し合って波状 に広がる 量子 スリット 飛ばす 波状じゃなく スリット状に なる! センサー 間にセンサーを 入れて観測する と・・・
量子の挙動を実装 • 今回やりたい事に粒子か波かはあまり関係ないので、粒子として考えることにする • つまり二つの状態を同時に持ち、観測することで状態がきまる部分 • これをどうやって実装するか・・ • 量子コンピュータで使われるの量子アニーリングと呼ばれる計算方法があるので、それが使え そう(実際には使われている)
• 量子アニーリングって?・・・ • 以下のような順で解を求める 1.三次元の格子状に並べた複数の粒子に 特定の方向から磁場を与える。 (一つの粒子が二つの異なる方向の回転を持った状態になる) 2.磁場の力を少しずつ弱めながら、それぞれの回転の 相互作用を強くしていく (例えば隣接する回転の向きを同じ向きに変えたり、 逆にするようなもの。 コンピュータにおけるプログラミングっぽい) 3.最終的に全体のエネルギーが最小となる状態を解とする。 4.実際にはごく短時間でこの手順を行う必要があり、 何回も繰り返すことで解の正解率を高めていく。 • 量子アニーリングにおける最小エネルギーってなんだろう?
量子の挙動を実装② • 量子アニーリングをシミュレートする際に巡回セールスマン問題と いう組み合わせ最適化問題が使えるようだ • 巡回セールスマン問題って?・・・ • 都市の集合において、それぞれの2つの都市の移動コストが設定 されているとき、全ての都市を一度ずつ巡って出発点に戻った際 の最小コストを求める問題
• それぞれの都市を通るか通らないかという2つの状態を量子に持 たせれば量子アニーリングで最適解が求められる • つまり、量子の挙動としてはどんなものを実装すればよいか・・ • 都市に対して通るか通らないかという状態を保持 • 量子間の相互処理は・・ • 移動コストが合計されていく • 移動元と移動先以外には道を通らない(帰り道は例外) • これだけで良いものか・・