量子コンピュータ_の仕組みとQ_.pdf

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1. 量子コンピュータ の仕組みとQ# 基本のき　その１
2. 最近量子コンピュータの記事 が多くなってきた
4. 冬休みで読んでみた
5. とりあえずイメージで捉える為と理解不足の為 数式やハード周りは極力省いております 量子周りをかじっていた方は ぜひぜひ補足いただけると幸いでございます ⚠
6. Q, そもそも量子って？

7. 「量子」は物質を構成する「単位」

8. Q, 量子にあたるものって？

9. => 光子、原子、素粒子 など
10. Q, なぜ原子も素粒子も「量子」なの か？ 

11. どれも「粒子」と「波」の性質を
 　合わせ持つと考えられているから 

12. ？？「粒子」と「波」の性質？？

13. 　「二重スリット実験」で確認

14. 砂粒を噴射すると？
15. 砂粒は縦にひっつく
16. 光の場合だとどうなるか？
17. 砂と同じ…でなく「縞模様」になる
18. 光は『波』としての性質を持つため
19. 電子を「一発だけ」撃ってみると？
20. 一発　なのに　縞模様になる？？
21. どっちのスリットを通るか観測してみる と？
22. なぜか縞模様でなく線になった？？
23. コペンハーゲン解釈 見ていないと『波』として振る舞う見てる と『粒』として振る舞う
24. 観測するまでは２つの状態が 重なり合ったまま存在できる
25. 「老婆？若い女性？」と"測定"した 途端にどちらかに決まってしまう。
26. 量子コンピューターは 「重ね合わせ状態」 を利用して演算する
27. ビット (0か1どちらか)
28. 可能なすべての2ビットの組み合わせを実行するために4つの 別々の計算が必要
29. 量子ビット 0でもあり1でもある
30. 2ビットで |00>,|01>,|10>,|11> と4つ重ね合った状態をとれる
31. ブロッホ球で量子ビットの状態を数学 的に扱う
32. 北極 ビット |0> の確率100%
33. 南極 ビット |1> の確率100%
34. 赤道 |0>,|1> ともに確率50% 重ね合った状態
35. 重ね合わせ状態 　位相差 1/2
36. 重ね合わせ状態 　位相差 1/4
37. 重ね合わせ状態 　位相差 3/4
38. これら量子ビットの状態を 量子ゲートで作用させて演算する
39. ビット反転ゲート（X） ビットの反転
40. 位相反転ゲート（Z） 位相の反転
41. アダマールゲート（H）
 重ね合わせ状態をつくる
42. 制御ノットゲート(CNOT) ※2つの量子ビットを用意。 制御ビットが |0> なら何もしない |1>なら 目標ゲートをNOTする
43. Microsoft が先月発表した 量子コンピューター向けの 新プログラミング言語「Q#」で 量子ゲートをシュミレートしてみる （インストール方法は割愛します）
44. やること 「初期状態として|0⟩を用意し、 観測した結果を蓄積する」 という関数を1000回実行して 量子ゲートを作用させてみる
45. ビット反転ゲートを使う https://gist.github.com/satoshin2071/40ebc67da9 31df1bc2d497014caf8aa3
46. 値が反転した
47. アダマールゲートで重ね合わせの状 態をつくる ``` Set(initial, qubits[0]); //"qubits[0]"は"initail"に変化 H(qubits[0]); // アダマールゲートを作用させる let result = M(qubits[0]); // "qubits[0]"を観測し、代入 ```
48. 大体半々くらいで観測された
49. Q, 量子って観測した瞬間に重ね合わ せの状態崩れるから演算する時どう やって解決しているのか？

50. 重ね合わせ状態を保った上で演算を すすめて莫大な計算結果から 特徴を抽出する量子アルゴリズムを 用いて算出する