ラズパイ電子工作&光の実験で理解する量子コンピュータ―ちょこっと未来の技術を今のうちに体感(CQ文庫) [単行本]

ラズパイ電子工作&光の実験で理解する量子コンピュータ―ちょこっと未来の技術を今のうちに体感(CQ文庫) の 商品概要

• 要旨（「BOOK」データベースより）

  ラズベリー・パイとＰＩＣマイコンを使って量子演算電卓の製作にチャレンジします。また、重ね合わせの原理や干渉といった光の実験を通して、量子コンピュータの挙動を理解します。

• 目次

  本書は主に月刊『Interface』2019年3月号の特集「算数&電子工作から始める量子コンピュータ」の内容を再編集・加筆してまとめたものです．
  
  目次
  
  ●第1部　基礎知識から光の実験まで
  
  ◎ニュータイプ計算機 量子コンピュータの現状
  ●第1章　なぜ知っておく必要があるのか
  ■ 注目の理由
  ■ 現在…中規模量子デバイス時代
  ■ これからの期待
  
  ◎従来とは違う原理の計算機がもたらすもの
  ●第2章　広がる世界
  ■ 量子コンピュータでできるもの
  ■ 得意技1：量子の世界そのものの計算
  ■ 得意技2：量子とは関係のない計算
  ■ アルゴリズムの進化という恩恵
  ■ 将来見えてくる世界
  
  ◎原点からさかのぼる
  ●Appendix1　歴史
  ■ 物理学の歴史
  ■ コンピュータの歴史
  ■ 量子力学とコンピュータの出会い
  ■ 第1次ブームの到来
  ■ 第2次ブームの到来
  
  ◎従来のコンピュータのビットとは根本的に違う
  ●第3章　数式なしから始める
  ■ 量子コンピュータを支える量子力学の世界
  ■ 0でも1でもない重ね合わせ状態を表現できる「量子ビット」
  ■ ちょっと詳しく…量子ビットの表現に複素数を使う理由
  ■ 重ね合わせや干渉以外の量子ビットのルール
  ■ 量子ビットを使った電子コンピュータの演算
  コラム　量子ビットで複素数を用いる理由を数式から見てみる
  
  ◎量子ビットの理解に欠かせない「重ね合わせの原理」&「干渉」
  ●第4章　イラストで量子力学
  
  ◎身近な道具ではじめる不思議量子の世界
  ●第5章　数千円で量子力学の現象を体感できる実験
  ■ 実験に必要な道具
  ■ 実験1：偏光板を使って「量子ビット」を測ってみる
  ■ 実験1-1：偏光板の特性を確認する
  ■ 実験1-2：重ね合わせの量子ビットの測定
  ■ 実験1-3：測定により量子ビットの状態が変わる
  ■ 実験2：量子の干渉を確かめる
  ■ 実験2-1：2つの経路を通った光子の干渉
  ■ 実験2-2：経路の識別と干渉の消失
  ■ちなみに…全ての実験は量子力学を使わなくても説明は可能
  
  ◎どのような装置で実現できるのか？代表的な方式の整理
  ●第6章　ハードウェア大研究
  ■量子コンピュータのハードウェアに求められること
  ■ 量子コンピュータの「誤りの訂正」
  ■ 量子コンピュータのハードウェア開発最前線
  ■ 方式1：超電導回路
  ■ 方式2：イオン
  ■ 方式3：シリコン
  ■ 方式4：光
  コラム　パイオニア的存在の量子アニーリング・マシン
  
  ●第2部　ラズパイ電子工作
  
  ◎研究者じゃなくても知っておきたい時代が来ている
  ●第1章　エンジニア的量子コンピュータのすすめ
  ■ 今から知っておきたい電子コンピュータ
  ■ 量子コンピュータで広がる私の夢
  コラム　電子コンピュータが得意だとよく話題にのぼる「巡回セールスマン問題」
  ■ 鍵となる分野…量子力学
  
  ◎1量子ビットを1PICマイコンで実現してみる
  ●第2章　今回作るもの…擬似的な量子演算電卓
  ■ 電子工作で量子コンピュータ(もどき)を作る
  ■ できること…量子コンピュータ的ビット操作
  
  ◎まずは1ビットからはじめる
  ●第3章　PICマイコンによる1量子ビット演算電卓の製作
  ■ ハードウェア　149
  ■ ソフトウェア　151
  コラム　本物の量子コンピュータに近づけるための工夫
  ■ 量子ビットをラズパイから制御する
  ■ キーパッドから操作する
  
  ◎本格的な量子コンピュータへの第一歩
  ●第4章　1量子ビットから5量子ビットに拡張する
  ■ 5量子ビットに改造する
  ■ 量子演算に挑戦する
  ■ 量子演算プログラム
  ■ 動作確認
  ■ 疑似量子電卓で足し算をする
  
  ●第3部　PCでためす
  
  ◎Pythonで動作するQiskit
  ●第1章　量子用ライブラリを試す
  ■ 量子コンピュータが期待される理由
  ■ 古典コンピュータとのちがい
  ■ 理解に必要な概念…「量子ビット」
  コラム　量子コンピュータの歴史
  ■ 量子プログラミングをはじめる
  
  ◎アルゴリズムの解読と量子回路の実装
  ●第2章　最初に見つかったアルゴリズムをシミュレーションしてみる
  ■ 量子コンピュータの可能性を最初に示した「ドイッチュのアルゴリズム」
  ■ 量子回路
  ■ 量子回路のシミュレーション
  
  量子コンピュータに必須の
  ●第3章　誤り訂正
  ■ 紹介すること…量子コンピュータの誤り訂正
  ■ 古典コンピュータの誤り訂正おさらい
  ■ 量子誤り訂正のアルゴリズム&プログラム
  ■ 量子アルゴリズムは進化中
  
  ◎量子コンピュータの応用例
  ●第4章　コンテストの問題に挑戦
  ■ ここでとりあげる量子プログラミング・コンテストの問題
  ■ 問題1
  ■ 問題2
  コラム　量子コンピュータの応用
  
  ◎なんとかこれくらい理解できれば…
  ●Appendix2　高校数学でひもとく量子力学
  ■ 量子力学に必要な高校数学1：複素数
  ■ 量子力学に必要な高校数学2：ベクトル・行列
  ■ 大学レベルの量子力学の世界
  
  ◎ソースコードを眺めながら
  ●Appendix3　C言語でひもとく量子力学
  ■ 量子計算の基本ルールその①…量子ビットの記述
  ■ 量子計算の基本ルールその②…1量子ビットの基本演習
  ■ 量子計算の基本ルールその③…複数量子ビットの演算
  ■ 2量子ビットの基本演算…CNOT
  ■ n量子ビット演算
  ■ 省メモリでシミュレーションする方法
  ■ まとめ
  
  ◎ソフトウェアから見る量子コンピュータの動向
  ●Appendix 4　注目の量子コンピュータ用ライブラリあれこれ
  ■ クラウド経由で誰でも使える量子コンピュータが出てきている
  ■ 実機が実用レベルに達するまではお手軽なシミュレータを試すのがよい
  ■ 実機でもシミュレータでも使える量子コンピュータ・ライブラリ
  ■ 注目ライブラリ1：Qiskit
  ■ 注目ライブラリ2：Cirq
  ■ 注目ライブラリ3：pyQuil
  ■ 注目ライブラリ4：SymPy
  ■ Python以外の量子コンピュータ・ライブラリの動向

• 出版社からのコメント

  ラズパイとマイコンを使って量子演算電卓を作ります．重ね合わせや干渉といった光の実験を通して量子コンピュータに迫ります．

• 内容紹介

  ラズベリー・パイとPICマイコンを使って量子演算電卓の製作にチャレンジします．また，重ね合わせの原理や干渉といった光の実験を通して，量子コンピュータの挙動を理解します．難しい数式は極力使わず，手を動かすことを優先しました．

• 著者紹介（「BOOK著者紹介情報」より）（本データはこの書籍が刊行された当時に掲載されていたものです）

  藤井 啓祐(フジイ ケイスケ)
  ２０１１年３月京都大学大学院工学研究科博士課程修了。博士（工学）。２０１９年４月から、大阪大学大学院基礎工学研究科システム創成専攻、教授。大阪大学量子情報・量子生命研究センター副センター長、理化学研究所量子コンピュータ研究センターチームリーダー、情報処理推進機構（ＩＰＡ）未踏ターゲット事業プログラムマネージャー、東京大学工学系研究科物理工学専攻客員教授を兼任。株式会社ＱｕｎａＳｙｓ最高技術顧問
  
  武田 俊太郎(タケダ シュンタロウ)
  １９８７年東京生まれ。東京大学大学院工学系研究科准教授。博士（工学）。専門は量子光学・量子情報科学。２０１４年に東京大学大学院工学系研究科博士課程を修了後、分子科学研究所での職を経て、２０１９年より現職。これまで光を用いた様々な量子技術の研究に関わっており、現在は独自方式の光量子コンピュータ開発に取り組んでいる

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