Cirq量子アルゴリズム入‪門‬

【目的】

2018年7月18日に公開されたGoogleの量子コンピュータNISQを使うための

PythonによるCirq量子アルゴリズムについて解説しています。 Python言語を使って無料でGoogleの量子シミュレータが使えるCirq量子計算入門書です。 先に上梓した「Cirq量子計算入門」の抜粋で、第4章の量子アルゴリズムまで解説した普及版です。


【概要】

Googleの量子コンピュータNISQは、間もなく登場する72ビットの量子プロセッサーBristleconeの量子コンピュータ実機への実装に向けた布石で、量子ゲート方式の量子シミュレータとして登場しました。 そこで、Cirq量子計算を行うPythonプログラムについて解説した動作確認済みの実践的な入門書です。 Googleは、量子ゲート方式に使われている量子プロセッサには、今後50~100程度の量子 ビットが使われる中規模の量子コンピュータが普及すると想定していると思われる。 一般 に、量子ゲート方式の問題点は、ビット反転雑音や位相反転雑音などの量子ノイズを避ける ことが出来ず、今後、量子ノイズのある中規模の量子コンピュータが実用的に使われることが予想される。このような量子ノイズが避けられない中規模の量子コンピュータの普及機 として、NISQ(Noisy Intermediate-Scale Quantum)を構築しようとしている。 このNISQ を、今回量子シミュレータとして公開し、将来的には 中規模の量子コンピュータの普及実機で動作させようとしている思われる。 量子コンピュータがビジネスで使える時代になってきており、それに備えた斬新な解説入門書です。テキストでは、43例のCirqコードで分かりやすく丁寧に解説しています。 拙著「Cirq量子計算入門」で解説した、定番の量子ゲートから量子アルゴリズムまで解説しています。 これらのCirqコードを約93頁で丁寧に解説した入門書です。このテキストで十分にCirqコードによる量子計算の基礎が習得できます。


【目次】

◾️第1章 Google NISQ とPython開発環境

1-1 Pythonのインストールと開発環境

1-2 AnacondaとJupyter notebook

1-3 Cirqの設定

1-4 Cirqドキュメント

◾️第2章 量子コンピュータNISQのためのCirq

2-1 CirqによるPythonプログラミング

2-2 Cirqによる量子計算入門

◾️第3章 量子ゲートの基礎

3-1 量子回路でのCirq量子ゲートの基礎

3-2 2量子ビット以上のCirq量子計算

3-3 Cirqの基本ゲートでのX, Y, Z測定

3-4 Cirqコードの制御NOTゲート

3-5 ユニタリ回転ゲート

3-6 多重制御Uゲート

◾️第4章 量子アルゴリズム

4-1 ドイチアルゴリズム

4-2 ドイチ・ジョサアルゴリズム

4-3 ベルンシュタインヴァジラニアルゴリズム

4-4 サイモンアルゴリズム


【著者紹介】

中山 茂 (なかやま しげる) 京都生まれ。 京都大学大学院工学研究科博士課程修了後、上智大学、英国Reading大学、京都工芸繊維大学、兵庫教育大学、英国Oxford大学、鹿児島大学を経て、2014年に定年退職。


【著書】

「HotJava 入門」「HTML と JavaScript」(以上、工学図書)、「Turbo C、Turbo C++ グラフィックスプログラミング入門」「Fortress 言語」「量子アルゴリズム」「Java2 グラフィックスプログラミング入門」(以上、技報堂出版)、「Swift 言語入門」「Swift アプリ開発入門」「Swift Apple Watch アプリ開発入門」「クラウド量子計算入門」「Swift Mac アプリ開発入門」「Swift Playgrounds アプリデビュー」(以上、カットシステム)、「Swift Playgrounds iPadでミニゲームアプリ作成入門」「2018年版 診療放射線技師受験対策 医用工学速習」「Swift4 iPhoneX ミニゲームアプリ作成入門」「クラウド量子計算 量子アセンブラ入門」「Pythonクラウド量子計算QISKitバイブル」「Python量子プログラミング入門」「Cirq量子計算入門」(以上、NextPublishing)など。