量子の可能性

量子コンピュータとはどういう仕組みなのか...
現状を変える新しい計算法、そのシステムを簡単に解説
世界の最新をいく、そんなコンピュータの究極版である

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1. 量子の可能性
   ～量子コンピュータはどう発展するのか～
   

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2. 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
   

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3. 量子って、ナンだ？
   ～分かりそうで分からない量子の性質～
   

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4. 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…
   

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5. 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
   

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6. 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
   

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7. なぜ量子コンピュータなのか
   ～古典コンピュータの限界～
   

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8. 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･･･
   

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9. 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・・・
   

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10. 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！？
    

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11. 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！！
    

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12. 量子コンピュータ
    ～最適な計算方法～
    

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13. 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
    

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14. 乱数発生器
    の例
    

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15. 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
    

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16. 量子の可能性は？
    ～今後の発展～
    

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17. 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
    

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18. 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！？
    

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19. 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
    

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20. 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
    

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21. 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
    

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22. ご清聴ありがとうございました。
    

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