量子コンピューティング

量子力学の規則に従って計算する枠組みと、その実装。

古典計算との対応#

古典	量子
ビット $\{\mathrm{0,1}\}$	量子ビット（${ℂ}^2$ の単位ベクトル）
論理ゲート	量子ゲート（ユニタリ）
回路	量子回路
出力の読み出し	測定（確率的、状態を壊す）

何が違うのか#

1. 重ね合わせ — 状態が $2^n$ 個の複素振幅を持つ
2. もつれ — 部分に分解できない状態
3. 干渉 — 振幅が打ち消し合う
4. 可逆性 — ゲートは常に可逆。情報を捨てられない
5. 測定の破壊性 — 読み出すと状態が壊れる

高速化の源は 1 ではなく 3 の干渉にある。

現在の位置#

ノイズにより回路の深さが制限される NISQ (Noisy Intermediate-Scale Quantum) 期にある。 誤り訂正された大規模な量子計算機はまだ存在しない。

参考文献#

• Michael A. Nielsen, Isaac L. Chuang. Quantum Computation and Quantum Information, 10th Anniversary Edition. Cambridge University Press, 2010. https://doi.org/10.1017/CBO9780511976667
• John Preskill. Quantum Computing in the NISQ era and beyond. Quantum 2, 2018. https://doi.org/10.22331/q-2018-08-06-79
• John Preskill. Quantum Computation Lecture Notes (Caltech Ph219/CS219) https://www.preskill.caltech.edu/ph219/