量子の可能性

量子の可能性～量子コンピュータはどう発展するのか～

自己紹介 • 奈良高専3年電気工学科のJin • 電子工作サイト“Jin Production”の運営者 • 部活は所属無し • ハードウェアとソフトウェア両方のつよつよになりたいマン

量子って、ナンだ？～分かりそうで分からない量子の性質～

重ね合わせ • 不確定性原理の例 “シュレディンガーの猫” 猫を入れた箱の中に放射性物質が自然崩壊すると毒ガスを放出する装置を入れる（50％の確率で猫が死ぬ）観測するまで猫の生死は分からない死んでる状態と生きている状態が共存している…

重ね合わせ • 量子では？量子（例えば電子）は回転しているどっち向きに？観測するまで分からない＝重ね合わせで表現している

量子もつれ • 量子は紐のようにもつれている量子的にもつれている２つの粒子地球とはるか離れた月にそれぞれおくと… 地球側のスピンを観測すると、月側のスピンが瞬時に決定する！この性質＝量子もつれ

なぜ量子コンピュータなのか～古典コンピュータの限界～

ムーアの限界 • ムーアの法則・・・インテル創始者ムーアが提唱した経験則集積率はどんどん増えてきたが、そろそろ限界が･･･

ノイマンの限界 • ノイマンコンピュータコンピュータの五大装置から構成されたコンピュータ現在のほぼすべてのコンピュータ五大装置で補えない量の処理が増えてくると・・・

非ノイマンの誕生 • 非ノイマンコンピュータ特定の処理に特化した新しい構造のコンピュータ GPUやTPU、そしてQPU（量子コンピュータ）も！？

データベースの限界 • リレーショナルデータベース膨大なデータ処理にはかなりの時間がかかる新たなデータベースやアルゴリズムが必要！！

量子コンピュータ～最適な計算方法～

確率で計算量子コンピュータは確立によって計算しているどうやって？重ね合わせ状態の量子を用意し、もつれを利用して高速に計算量子ゲート方式と呼ぶ

乱数発生器の例

いろいろなアルゴリズム • グローバーのアルゴリズム ⇒データの検索等 • ショーアのアルゴリズム ⇒素因数分解等 • 誤り訂正 ⇒NISQのノイズ低減

量子の可能性は？～今後の発展～

量子テレポーテーション • 量子テレポーテーションって？量子もつれを用いた高速の情報伝達手段送信側と受信側、そして媒介する３量子ビットを用意送信側か観測し、受信側へ媒介量子ビットを通じて情報を送信

人工知能との組み合わせ • 今年のハッカソンでは・・・木更津高専生が組み合わせ最適化問題を量子アニーリングで応用深層学習を速く正確に行うことがもはやAIに量子コンピュータは必要不可欠！？

他にも・・・ • 量子暗号鍵覗かれるたびに変わる暗号鍵＝解読不能 • データベースの応用ショーアのアルゴリズムを利用アルゴリズム次第で多岐に応用できる

さいごに • 量子には不思議な性質がある • 量子コンピュータは単純な計算ではなく、確率で計算 • アルゴリズム次第で様々な応用ができる • 古典コンピュータを補う形で発展していく

参考文献シュレディンガーの猫： https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%B7%E3%83%A5%E3%83%AC%E3%83%BC%E3%83%87%E3%82%A3%E3%83%B3%E3%82%AC%E3%8 3%BC%E3%81%AE%E7%8C%AB スピン：https://www.netone.co.jp/knowledge-center/blog-column/knowledge_takumi_229/ もつれ：https://www.riken.jp/press/2020/20200908_2/index.html ムーアの法則：https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%A0%E3%83%BC%E3%82%A2%E3%81%AE%E6%B3%95%E5%89%87 ノイマン： https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%B8%E3%83%A7%E3%83%B3%E3%83%BB%E3%83%95%E3%82%A9%E3%83%B3%E3%83%BB%E3%8 3%8E%E3%82%A4%E3%83%9E%E3%83%B3
RTX3090：https://www.ask-corp.jp/products/zotac/nvidia-graphicsboard/geforce-rtx3090/zotac-gaming-geforce-rtx-3090-trinity.html コッド：https://geeks-world.imtqy.com/articles/J158755/index.html グローバーの図：https://qiskit.org/textbook/ja/ch-algorithms/grover.html テレポーテーション：https://qiskit.org/textbook/ja/ch-algorithms/teleportation.html 量子暗号鍵の図：https://www.tdk.com/ja/tech-mag/knowledge/071

ご清聴ありがとうございました。

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Jin

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